DE1099213B - Optisches abbildendes System mit einer Autokollimationseinrichtung - Google Patents

Optisches abbildendes System mit einer Autokollimationseinrichtung

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DE1099213B
DE1099213B DEA30163A DEA0030163A DE1099213B DE 1099213 B DE1099213 B DE 1099213B DE A30163 A DEA30163 A DE A30163A DE A0030163 A DEA0030163 A DE A0030163A DE 1099213 B DE1099213 B DE 1099213B
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Germany
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eyepiece
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optical imaging
plane
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DEA30163A
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English (en)
Inventor
Dipl-Math Klaus Hildebrand
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Continental Elektronidustrie AG
Original Assignee
Continental Elektronidustrie AG
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/02Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
    • G02B23/10Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors reflecting into the field of view additional indications, e.g. from collimator

Description

  • Optisches abbildendes System mit einer Autokollimationseinrichtung Gegenstand der Erfindung ist ein optisches abbilden, des System mit einer Autokollimationseinriclltung, bei der ein Bild einer beleuchteten Meßmarke über einen teildurchlässigen Spiegel in eine Bildebene des optisch abbildenden Systems abgebildet und unter zweimaligem Durchlaufen dieses Systems nach Reflexion an einen Reflektor wieder in diese Ebene transportiert wird und durch ein Okular betrachtbar ist und hei der ferner ein zweites Meßmarkenbild n der Objektebene dieses Okulars erzeugt wird.
  • Die Autokollimationsmethode dient bekanntlich dazu, irgendwelche Gegenstände zueinander auslzurichteil. Insbesondere dient sie dazu, die sehr genau einjustierbare senkrechte Stellung eines Reflektors zur Achse des Fernrohrs zu Prüf- oder Meßzwecken auszunutzen. Dieser Reflektor muß nicht notwendig ein Spiegel im üblichen Sinne sein, es kann auch die glatte Oberfläche irgendeines auszurichtenden Werkstücks oder auch einer Quecksilheroberfläche sein, wenn es sich beispielsweise darum handelt, ein Fernrohr genau in die vertikale Richtung einzujustieren.
  • Der Grund für den vielseitigen Einsatz der Autokollimation ist darin zu suchen, daß diese Methode äußerste Genauigkeit ergibt, die Abweichungsfehler von der gewünschten exakten Richtung sind vernachlässigbar klein.
  • Es sind Autokollimationsfernrohre bekannt, in denen eine Zielmarke angebracht ist, die von einer außerhalb der optischen Achse sich befindenden Lichtqulle über einen im Strahlengang zwischen Okular and Zielmarke angeordneten halbdurchlässigen Spiegel beleuchtet wird und durch das Okular dunkel auf hellem Grund zu sehen ist. Außerdem aber wird diese Zielmarke durch die Beleuchtungsstrahlen über den auszurichtenden Reflektor ein zweites Mal in der Zielmarkenebene abgebildet. Auch dieses Bild kann somit durch das Okular betrachtet werden, und kleine Verschwenkungen des Reflektors zur optischen Achse des Fernrohrs machen sich in einem Verschieben des Zielmarkenbildes zu seinem Gegenstand bemerkbar.
  • Bei der Verwendung von Okularen kurzer Brennweite ist es nicht so ohne weiteres möglich, einen halbdurchlässigen Spiegel zwischen der Marke und dem Okular anzuordnen. Deshalb wurde auch bereits eine Einrichtung verwendet, bei der die Marke über cin zweiteiliges optisches Abbilldungssystem in die Okularobj ektebene abgebildet und der halbdurchmassige Spiegel zwischen den Teilen des Abbildungssystems angeordnet ist. Auch bei dieser Einrichtung kann nur eine Marke verwendet werden, die dunkel auf hellem Grund erscheint. Bei beiden beschriebenen Anordnungen sind die im Okular sichtbaren Bilder die Bilder eines Objektes, nämlich die der Marke.
  • Ist der auszurichtende Spiegel weit von der Auto- kollimationseinrichtung entfernt oder ist das Reflexionsvermögen des Spiegels klein, so wird das an dem Spiegel reflektierte und im Okular sichtbare Autokollimationsbild schwer zu erkennen sein. Man ist daher bestrebt, die Marke derart auszubilden, daß das Autokollimationsbild auch unter diesen Umständen leichter erkennbar ist. Dies geschieht bei einer bekannten Einrichtung dadurch, daß eine helle Marke auf dunklem Grund verwendet wird, denn nach den Gesetzen der physiologischen Optik sind helle Zeichen auf dunklem Grund besser sichtbar als dunkle auf hellem. Bei dieser Einrichtung wird einerseits eine Bezugsmarke direkt in die Okularbildlebene und andererseits eine zweite Marke über den auszurichtenden Spiegel in die gleiche Ebene abgebildet. Zwar sind derartige Anordnungen lichtstärker, sie haben aber den Nachteil, daß eine zweite Marke vorhanden ist, die zusätzliche optische Umlenk- und Abbildungselemente verlangt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optisches abbildendes System mit einer Autokollimationseinrichtung der oben bezeichneten Art zu schaffen, bei dem die Marke besser sichtbar ist und beliebig kurzbrennweitige Okulare verwendet werden können. ohne daß die erwähnten Nachteile auftreten. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die beiden im Okular sichtbaren Marken Bilder eines einzigen Objekts sind und daß beide Meßmarken in. an sich bekannter Weise hell auf dunklem Grund erscheinen, wobei das eine der beiden Bilder direkt über den teildurchlässigen Spiegel und das andere aus einer Bildebene des optischen Systems durch Abbildung über den teildurchlässigen Spiegel in die Okularobjektebene abgebildet wird.
  • Der Erfindungsgedanke und alle weiteren Einzelmerkmale desselben sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, welche schematisch einige Ausführungsbeispiele darstellt: Die Fig. 1 und 3 zeigen Systeme gemäß dem Erfindungsgedanken, Fig. 2 zeigt das direkte und das Autokollimationsbild einer erfindungsgemäß auszubildenden Zielmarke.
  • In den Fig. 1 und 3 bedeuten jeweils 1 das optisch abbildende System, welches in diesem Fall nur eine Positivlinse ist, natürlich aber auch eine als Fernrohr ausgebildete Kombination mehrerer Linsen sein kann.
  • Die Bildebene dieses Systems ist 2. 3 ist ein halbdurchlässiger Spiegel, der das Licht zu 50 % reflektiert, zu 50 % durchläßt. Die Meßmarke 4 wird durch die Lampe 5 beleuchtet, der ein Kondensor 6 vorgeschaltet ist. 7 ist das Okular mit der Okularobjektebene 8. 9 ist ein brechkraftbehafteter Reflektor, der als Hohlspiegel ausgebildet ist. 10 ist der Spiegel, der ausgerichtet werden soll.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung der fig. 1 ist folgende: die Meßmarke 4, welche durch die Lampe 5 über den Kondensor 6 beleuchtet wind, wird einerseits durch das Linsensystem 14 über den halbdurchlässigen Spiegel 3 in die Objektebene 8 des Okulars 7 abgebildet. Andererseits geht ein Teil der Abbildungsstrahlen durch den Spiegel 3 hindurch, gelangt in das abbildende System 1, verläßt dieses, wird am Spiegel 10 reflektiert und trifft nach abermaligem Durchlaufen von 1 wieder - nun aber von der Rückseite auf den halbdurchläs'sigen Spiegel 3. Dort tritt eine erneute Strahlenteilung ein, wobei aber nur der auf den Hohlspiegel 9 reflektierte und von diesem letzten Endes in der Ebene 8 abgebildete Anteil interessiert.
  • Der Spiegel 3 ist - wie üblich - zweckmäßigerweise als Keilplatte auszubilden, Idamit die Strahlen, die ja nicht nur an der eigentlichen Reflexionsschicht, sondern außerdem auch an den diese abdeckenden Glasflächen reflektiert werden, aus dem eigentlichen Strahllengang herausgelenkt werden und somit keine störenden Reflexe bilden. Der Hohlspiegel 9 muß konzentrisch zum Bild der Meßniarke 4 in der Ebene 8 stehen, so daß bei der Übertragung des Meßmarkenbildes von 2 nach 8 exakte Freiheit von Öffnungsfehler und Koma herrscht.
  • Setzt man in unmit-telbare Nähe der Bildebene 8 ein Kollektiv (in der Figur nicht gezeichnet), wo durch die Pupillenlage des Okulars beeinflußt wird, so wird durch diese Maßnahme überdies die Petzvalwölbung erheblich verkleinert, da die Petzvalanteile von Hohlspiegel und Kollektiv verschiedene Vorzeichen haben ; Der einzige'- resultierende Bildfehler ist dann der Astigmatismus.
  • Es seien noch einige Ausführungen zur Ausbildung der Zielmarke gemacht; Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, diese als kreuzförmige Spaltblende auszubilden (s. Fig. 2), also als helles Kreuz auf dunklem Grund. Ein solcher beleuchteter Kreuzspalt ist selbstverständlich lichtstärker und kontrastreicher als beispielsweise die Zielmarke in der alten obenerwähnten Anordnung, die im Auflicht betrachtbar ist. Die Gründe dafür sind folgende: Abgesehen da- von, daß dort von dem auf die Meßmarke gerichteten Lichtstrom nur 50 <>1<> wirklich zur Beleuchtung beitragen können, da die Strahlen über einen halbdurchlässigen Spiegel eingeblendet werden, hebt sich die beleuchtete Meßmarke nur undeutlich von ihrer Umgebung ab, da die an sich schwarze Marke von der Betrachtungsseite her beleuchtet wind. Das Bild, welches sich demBeschauer im Okul'ar bietet, ist schwach und kontrastarm, verglichen mit dem der Erfindung.
  • Ein weiterer Erfindungsgedanke ist darin zu sehen, daß an den kreuzförrnigen Spalten Maßstabsmarken 11 (Fig. 2) angebracht sind, die lichtschwächer als die Spalte selber sind. Das kann dadurch geschehen, daß sie entweder schmaler als die Spalte sind oder das Licht nur teilweise durchlassen. Der Zweck dieser Maßnahme ist der, daß das dirckte Bild 12 zwar diese Maßstabsmarken aufweist, das Autokollimationsbild 13 dagegen nicht. (Infolge des mehrmaligen Passierens des halbdurchlässigen Spiegels ist-dieses lichtschwacher al ; das direkte Bild.) Auf diese Weise ist die Ablage des Autokollimationsbildes gut ablesbar.
  • In der' Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit des Erfindungsgedankens dargestellt, die sich dadurch auszeichnet, daß die Achse des Okulars 7 mit der Achse des abbildenden Systems 1 zusammenfällt.
  • (In Fig. 1 standen diese beiden Achsen senkrecht aufeinander.) Selbstverständlich sind auch andere brechkraftbehaftete Spiegelsysteme an Stelle des Hohlspiegels 9 denkbar: So z. B. ein Planspiegel mit einer vOrgeschalteten Linse.
  • Neben den bereits erwhnten Vorteilen der kontrastreichen, gut sichtbaren Meßmarkenbilder und des einfachen aufbaus kommt außerdem noch vorteilhaft hinzu, daß zur Abbildung des Autokollimationsbildes ein Hohlspiegel 9 verwandt wird. Ein solcher Hohlspiegel, der bei richtiger Aufstellung exakt frei von Öffnungsfehler und Koma ist, ist natürlich wesentlich einfacher herstellbar als ein entsprechend korrigiertes Linsensystem.
  • Es sei abschließend bemerkt, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, den Strahlenteiler 3 unter 450 aufzustellen, auch andere Stellungen sind denkbar, wobei sich der Winkel zwischen den beiden optischen Achsen entsprechend ändern würde.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Optisches abbildendes System mit einer Autokollimationseinrichtung, bei der ein Bild einer beleuchteten Meßmärke über einen teildurchlässigen Spiegel in eine Bildebene des optisch abbildenden Systems abgebildet und unter zweimaligem Durchlaufen dieses Systems nach Reflexion an einem Reflekfor wieder in diese Ebene transportiert wird und durch ein Okular betrachibar ist und bei der ferner ein zweites Meßmarkenbild in der Objektebene dieses Okulars erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden im Okular (7) sichtbaren Marken Bilder eines einzigen Objektes (4) sind und daß beide Meßmarken in an sich bekannter Weise hell auf dunklem Grund erscheinen, wobei das eine der beiden Bilder direkt über den teildurchläs-sigen Spiegel (3) und das andere aus einer Bildebene (2) des optischen Systems durch Abbilduhg über den teildurchlässigen Spiegel (3) in die Okularobjektebene (8) abgebildet wird.
  2. 2. Optisches abbildendes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmarke (4) als vorzugsweise kreuzförmige Spaltblende ausgebildet ist.
  3. 3. Optisches abbildendes System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Spaltblenden Maßstabsmarken (11) angebracht sind, die so ausgebildet sind, daß ihre Bilder im Autokollimationsbild nahezu unsichtbar sind.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 009 823; Räntsch, »Die Optik in der Feinmeßtechnik«, München, 1949, Hauser-Verlag, S. 236, Bild 236/2; Kohlrausch, »Praktische Physik«, 1944, Bd. 1, S. 385/386.
DEA30163A 1958-08-26 1958-08-26 Optisches abbildendes System mit einer Autokollimationseinrichtung Pending DE1099213B (de)

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