Visiervorrichtung mit optischem Abbildesystem für bewegte Standorte. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Visiervorrichtung mit optischem System zur Abbildung der zii beobachtenden Objekte und mit die Scliwererichtung anzeigender Li belle im Gesichtsfelde der @"isicrvorrichtuiig. Derartige Visiervorrichtungen sind besonders von Wichtigkeit für Luftfahrzeuge und ari- dere bewegliche Standorte,
wie zuin Bei spiel Schiffe, leicht bewegliche Geschütz lafetten usw. Bei der Anwendung von Vi- siervorrichtungen an derartigen beweglichen Trägern ist es schwierig, eine finit der Ver tikalen einen bestimmtenWinkel einschliessende Zielrichtung innezuhalten.
Vorliegende Er findung bezweckt, diese Schwierigkeit zu überwinden und erreicht den Zweck dadurch, dass die Visiervorrichtung in der Art finit einer Libelle im (Iesichtsfeld ausgestattet wird, dass die Bewegungen der Libelle den Bewegungen des Bildes des Objektes, d. h. denjenigen Bewegungen, welche das Bild des Objektes infolge der Schwankungen des Stand ortes vollführt, nach Richtung und Mass ent sprechen.
Bei einer solchen Anordnung kann hei Verwendun- einer Dosenlibelle als An- zeigemittel für die Vertikalrichtung die Blase oder Kugel der Libelle selbst unmittelbar als Absehen benutzt werden, sofern Krüm- mung und Anordnung der Libelle zu dem abbildenden optischen System des Instru- inentes ri@Iitig gewählt sind.
In der Zeichnung sind einige Ausführungs beispiele: des Erfindungsgegenstandes dar gestellt.
Fig. 1 und 2 veranschaulichen schema tisch die optischen Grundlagen derselben ; Fig. d und 1 veranschaulichen ein aus Objektiv und Okular bestehendes optisches System mit einer der Erfindung gemäss an geordneten Libelle und die Wirkung des Systems bei zwei verschiedenen Lagen der Visiervorrichtung im Raume; Fig. ü und G veranschaulichen zwei Formen der als terrestrisches Fernrohr ausgebildeten Visiervorrichtung ;
Fig. i ist ebenfalls ein terrestrisches Vi- sierfernrohr mit Einrichtung zur Eüistellung eines beliebigen Visierwinkels F ig. 8 zeigt. einen wesentlich schema tischen Axialsclrnitt durch eine Ausführungs form eines Prismenfernrohrs;
Fig. J-11 zeigen in einem Axialschnitt, bezw. Seitenansicht, bezw. Querschnitt eine weitere Ausführungsform der Visiervorrich- tung.
I n Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 das bilder- zeugende Objektiv der Visiervorrichtung. stellt ein bestimmtes Zielobjekt, beispiels weise ein Fort oder dergleichen, dar. 3 ist eine Dosenlibelle, deren Blase bei 4 angedeutet ist. 5 bezeichnet das Auge des Beobachters. Nach der Darstellung der Eig. 1 steht die das Objektiv 1 und das Auge 5 verbindende Linie gerade senkrecht zur Horizontalebene und schneidet in ihrer Verlängerung den Ziel punkt 2.
Wenn beispielsweise die Aufgabe bestände, von einem in Ruhe befindlichen Ballon, der die Zielvorrichtung trägt, eine Bombe auf den Zielpunkt 2 zu werfen; so würde der Abwurf zu erfolgen haben in denn Augenblick, in dem die senkrecht stehende Verbindungslinie zwischen denn Objektiv 1 und dem Auge 5 der) Zielpunkt 2 schneidet, wie es Fig. 1 darstellt. Die Tatsache, dah die V isierrichtung nach dem Zielpunkt in dem Augenblick des Abwurfs der Bombe senkrecht zur Horizontalebene steht; ergibt sich aus dem Umstand, dass die Blase 4 auf dem Bilde des Ziels liegt.
Wenn der die Visiervorrichtung tragende Ballon zwar seinen Ort nicht verändert, aber im Raunte schwankt, dann würde der Fall der Fig. 2 eintreten können, wobei das Objektiv sich zwar ver tikal über dem Zielpunkt 2 befindet, die Achse des Visierinstruments, welche durch die Verbindungslinie des Auges 5 mit dem Objektiv 1 markiert ist, aber geneigt steht.
Obwohl demnach der Ballon sich an der Stelle befindet, wo eine von ihm abgewor fene Bombe den Zielpunkt 2 treffen würde, ist die Visierrichtung doch nicht auf den Zielpunkt gerichtet. Während der Neigung des Ballons ist die Blase aus dem in Fig. 1 dargestellten Punkt, wo sie auf der Verbin- bindungslinie zwischen Auge 5 und Objektiv 1 liegt, zur Seite gewandert in die in Fig. 2 dargestellte Lage und fällt, wie Fig. 2 zeigt, trotzdem mit denn vom Objektiv 1 erzeugten Bild des Ziels 2 zusammen.
Dieses liegt an der der Libelle gegebenen Krümmung und ihrer Anordnung gegenüber dem bilderzeugen den Objektiv 1. Der Krümmungsradius der Libelle 3 ist übereinstimmend mit der Brenn weite des Objektivs 1 gewählt. Die Libelle ist in der Bildebene des Objektivs 1 ange ordnet.
Dank dieser Anordnung entsprechen die Bewegungen der Blase .I bei einem Schwanken des Ballons genau nach Richtung und Grösse den scheinbaren Bewegungen des Zielpunkts 2 und die Tatsache des Zusammen- fallens des Bildes des Zielpunkts 2 mit der Blase 4 der Libelle gibt dem Beobachter stets die Gewirheit, dah der Zielpunkt sich genau senkrecht unter seinem Beobachtungs- ort befindet.
-Natürlich könnte man durch Vorschal- tung eines Spiegels vor das Objektiv Koinzi denz zwischen Bild und Libellenblase für Zielpunkte erreichen, welche unter beliebigem M inkel zur Vertikalen erscheinen, sofern dein Spiegel eine passende -Neigung Ver tikalen gegeben wird.
Nach der Darstellung der Fig. 3 und 4 bezeichnet 6 das Objektiv einer abgeänderten Form der Zielvorrichtung, 7 einen Zielpunkt, 8 eine Libelle, 9 die Libellenblase, 10 die beiden Linsen eines Okulars, 11 das Auge des Beobachters. Die Libelle 8 mit der Blase 9 ist gegenüber dem Objektiv d wieder ebenso angeordnet, wie es in bezug auf Fig. 1 und 2 angegeben war.
Die Libelle besitzt wiederum einen Krümmungsradius, welcher gleich der Brennweite des Objektivs ist. Auch in diesem Falle wanden;: die Blase der Libelle beim Schwatrken des Ti-i1,- gers des Instruments in der Art, dass, hei senkrecht unter dem Objektiv 6 liegendem Zielpunkt 7 das Bild des Zielpunkts reit der Blase 9 der Libelle zusammenfällt,
welche Neigung auch immer die das Auge 11 mit dein Mittelpunkt des Objektivs 6 verbindende Achse des Visierirrstruments zur Vertikalen haben mag. Die Fig. .'i und 4 zeigen "ein astromisches Fernrohr, welches dem Beobachter auf dem Kopf stehende Bilder darbietet.
lach der Darstellung der Fig. 5 und 6 sind in die Optik der Visiervorrichtung Bild- aufrichtesysteme eingeschaltet. Das Bildauf- richtesystem ist nach Fig. 5 zwischen dem ersten Bild und der Augenlinse eingeschaltet. Das Objektiv ist mit 12, die Libelle mit 13. die Blase derselben mit 1-1. die Augenlinse rnit 15, das Auge des Beobachters mit. 16, das Bildurnkehrsvstem mit 1 7 bezeichnet.
18 und 19 sind zwei Kollektivlinsen. An dein optischen Vorgang wird durch die Ein schaltung des Umkehrsystems 17 hinter dur ersten Bildebene des Objektivs 12, in welcher sich die Libelle 13 befindet, nichts geändert, so drth das Bild des Objekts wieder mit der Blase der Libelle gleichrnäaig und gleichge richtet für Gesichtsfeld wandert, wie es im Anschluf> an die Fig. 1-4 angegeben wurde.
Wollte man die Libelle anstatt in der ersten Bildebene des Objektivs 12 in der zweiten Bildebene 20 anordnen, dann würde. wie ohne weiteres aus dem schematisch an gedeuteten Strahlengang ersichtlich ist, die Bewegung des Bildes im Gesichtsfelde um gekehrt verlaufen, wie nach den Darstel lungen der Fig. 1-5. Eine in der Bildebene 20 angeordnete Libelle von der Art der irt den Fig. 1-5 dargestellten Libelle, deren Krümmung der Erdkrümmung gleichgerichtet ist, würde daher nicht den erstrebten Zweck erreichen. Es würde eine gegenläufige Be wegung zwischen Zielbild und Libellenblase eintreten.
Um dies zu vermeiden, müssite eine Libelle mit negativer Krümmung. wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, Anwendung fin den. Die Krümmung dieser Libelle rnüsste auch in diesem Falle gleich der Brennweite des der Libelle vorgelagerten optischen Sy stems, d. h. optisch gesprochen, gleich der Äquivalentbrennweite des ganzen optischen Systems, bestehend aus den Linsen 12. 1 r <B>18</B> und 19, sein. In diesem Falle würde die Blase der Libelle 21 durch eine der Schwere gehorchende Kugel 22 zu ersetzen sein.
In Fig. <B>7</B> ist ein Instrument mit gebro- ebener optischer Achse dargestellt, dessen optische Elemente denjenigen des Instruments nach Fig. 5 entsprechen. Das Objektiv ist mit 23, die Libelle mit 24, die Blase mit 25, die Augenlinse mit 26, das Auge des Beobachters mit '? 7 bezeichnet.<B>28</B> ist das Umkehrsystem, ?9 die obere Kollektivlinse.
Die untere Kollektivlinse ist aus zwei Teilen 30, 31 zusammengesetzt und bildet den Li- bellenkör-per. In den Strahlengang sind zwei Spiegel 3''. 33 eingeschaltet, von denen der letztere mit einem Schneckenrad 34 verbun den ist. in das eine Schnecke 3.5. eingreift, welche durch ein EinsteNrad 16 gedreht wer den kann. Die jeweilige leigung des Spiegels 33 kann an der Stellung der Teiltrommel 37 abgelesen werden.
Mit Hilfe dieser zusätz lichen Spiegeleinrichtung kann man Ziel punkte. welehe unter einer beliebigen Nei gung zur Horizontalebene erscheinen. in Delz- hung mit der Libellenblase 25 1-alten, so daf) die Libellenblase 25 unabhängig von den Schwankungen des Trägers der Visier- v orrichtung das Abkommen bildet.
Bei dem Prisnrenfernrohr nach Fig. 8 be- zeiehne'c 38 das Objektiv, 39 das Okular, 40 die Libelle, deren Körper wiederum, wie nach der Darstelluug der Fig. 7 von zwei Linsen 41, 42 gebildet wird. die zusammen ein Kollektiv bilden. 43 bezeichnet ein bild aufrichtendes Dachkantenprisma. 44 ist ein Eintrittsreflektor. welcher mit der Eintritts pupille des Instruments zusammenfällt, damit er eine möglichst geringe Ausdehnung er hält.
45 ist ein zwischen dem Objektiv 38 und den Libeliettlinsen 41, 42 eingeschaltetes Prisma mit Reflektorfläche 46, -welche die optische @V irkung des Spiegels 44 auf die Bildstellung aufhebt. Der Spiegel 44 ist fest verbunden mit einem Schneckenrad .1i, in welches eine Schnecke 48 eingreift, die ver- tnitteist des Handrades 49 mit Teilkreis 50 gedreht werden kann. 51 ist eine VerschluP- kappe für den Spiegel 44 und 5? eine plan parallele Absehlussplatte.
Die Benutzung des in Fig. 8 dargestellten Instruments ergibt sich nach den Erläute- rungen im AnSChIUP) an Fig. 1 und \3 ohne weiteres.
Dis> von einem Zielpunkt herkonunenden Strahlen -werden durch den Spiegel 44 dem Objektiv 38 zugeführt, gelangen auf die Re flektorfläche 46 und treten dann durch das Kollektiv 41, 42, um nach Reflexion an den Dachflächen des Prismas 43 in die Augen linse 3.) zu gelangen. Wenn der Träger des Instruments, also beispielsweise ein Ballon oder eine Flugmaschine, Schwankungen voll führt, dann wandert das Bild eines bestimm ten Zielpunktes im Gesichtsfelde de.
Beob- achters. Gleichzeitig wandert aber auch die Blase der Libelle 40 für Gesichtsfeld und zwar in derselben Richtung und in demselben Masse, da die Libelle 40 in der Bildebene des Objektivs 38 angeordnet ist und einen Krümmungsradiu, besitzt, der gleich der Brenn:;Teite des Objektivs ist.
Die Blase der Libell-40 bildet daher bei allen Längs- und Querselrwankungen de, Flugzeuges das auf den Zielpunkt zu bringende Absehen. Durch Drehung des Handrades -19 ist es möglich. den Spiegel 44 so zu verstellen, dass die Blase der Libelle 40 da, Absehen für Ziel punkte bildet, deren Zielrichtung rnit der Vertikalen einen beliebigen vorgeschriebenen Winkel einschliefen.
Kack der Darstellung der Figur entspricht die dort für den Spiegel 44 angenommene Lage einem extremen V or- haltwinkel von 45 .
Da, in Fig. 8 dargestellte Prismenfern- rohr würde sich besonders zur Ausbildung als Doppelfernrohr eignen. In diesem Falle würde die Libelle vorteilhaft nur irr der einen Fernrohrhälfte anzuordnen sein, was die Wirkung hätte, dass aus dein Gesichts feld c'urch die Blase der Libelle kein Teil ausge-Amitten wird,
da dieser in der einen Hälfte ausgeschnittene Teil durch das unge- stikte -IM der anderen Hälfte ergänzt würde.
Instrument könnte auch in an sich bekannter Weise in der Art binokular aus- gebildet werdeir. rlass nur die eine Hälfte den t-'ij;ir-;1l,#tur optischen Beobachtungs- in@trur.:@ut@ tr5.:t. wlilrr-errd die andere Hälfte dein Au;
@V nur die Libelle an der passenden Stelle darbietet. In diesem Falle braucht man nur dafür zu sorgen, dass Ort und Krümmung der Libelle so in Beziehung zu einander und zu den Konstantem des opti schen Beobarlitungsinstruments gesetzt wer den, dass die Bedingung erfüllt ist. dass das Bild des Zielpunkts in der Beobachtungs- hälfte des Instruments bei schwankendem Instriinientträger nach Mass und Richtun- gleich wandert wie die Blase der Libelle.
Würde zum Beispiel die Brennweite des Fervr-oln-olzular-, gleich sein der Brennweite der Lupe. mit der man die Libelle beob achtet. so müsste der Krünrmungsradius der Libelle wiederum gleich sein der -#quivalent- brennweite des Öbjektivsysteni, des I3e@@lr- achtungsfernrohrs.
Die irr Fig. 7 und 5 dargestellte Spiegel- anordnung zur Ermöglichung der Einstellung auf Zielpunkte, welche unter einem Winkel zur Vertikalen erscheinen, erzielt unerwünschte Ausladungen des Spiegelgehäuses und ge stattet auch nur eine Variation des Ein stellwinkels innerhalb verhältnismässig enger Grenzen.
Bei der in den Fig. 9-11 dargestellten Anordnung sind diese Mängel dadurch be seitigt, dass beide Spiegel nicht nur der Li belle, sondern auch dein Objektiv vorge lagert sind, und dass der Eintrittsreflektor doppelseitig reflektierend ausgebildet ist.
Die Zeichnung zeigt den doppelseitig reflektieren den Eintrittsreflektor in der Form eine Doppelprismas, welches so angeordnet ist, dass die Eintrittspupille des Instruments ungefähr zentral in dem Prisma liegt; in diesem Falle ist die Raumausnutzung be- sonders günstig.
Bei der Ausführung nach Fig. 9-11 Sind die beiden Okularlinsen des Instruments rnit 53, das L'rnkehrsystem rnit 54 und das Objektiv mit :
55 bezeichnet. 56 bezeichnet die Libelle, deren Blase bei 57 angedeutet ist. 58 bezeichnet. den dem Objektiv benach barten Reflektor und 59 den doppelseitig reflektierenden Reflektor, welcher in an sich bekannter Weise von den Hy-pothenusen- flächen zweier sich berührender, rechtwinklig, gleichseheiikliger Prismen ti0, ü1 gebildet ;wird.
Das Doppell)i-isitia (i0. i>1 ist mit einem Zahnrad f3'? verbunden, in welches eine Zahn- stange 63 eingreift. welche an ihrem oberen Ende in einer Kurve <B>61</B> geführt ist. die an einer Einstellscheibe 6<B>5</B> mit Teelug;; p6 sitzt.
Die Anordnung des Doppelprismas 60, 61 in der beschriebenen Weise hat znr Folge, dali das Zahnrad (i:3 wesentlich so nahe an das die eigentliche Optik aufnehmende In- struinentrohr herantritt,
dass die Zahnstange 63 in einmittelbarer Anlehnung an diesem Rohr zur Kurvenscheibe ( einporgeführt werden kann, wodureli die. Stabilität und der edrungene Bau des Instruments weiter erhöht wir(l.
Dte Handhabung lind Benutzung des In struments ist wie tolo.t Will man unter Benutzung des Instru- ments von einem Luftfahrzeuge aus ein ge wisses Ziel mit einer Bombe treffen, dann steuert nian das Ziel an, indem nian bei zu- nehmender Aiin;
iliei-nng des Fahrzeuges die Einstellscheibe G5 dreht, bis diese eine ge wisse der in Frage kommenden Höhe und Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeuges ent- sprechendeEinstellung erreicht hat, während das Ziel sich noch in sicherem Abstand von der Libellenblaso befindet.
Hierauf wartet man, bis Zielbild und Libellenblase zusam menfallen, und in diesen) Augenblick lässt nian die Bombe fallen. wobei es gleichgültig ist, ob sieh Zielbild lind Libellenblase in diesen) Augenblick in der Mitte des Ge sichtsfeldes befinden oder mehr nach dein Rande hin.