DE1149178B

DE1149178B - Light pointer arrangement for display and measuring devices with rotating mirror

Info

Publication number: DE1149178B
Application number: DEO7083A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut Naumann
Original assignee: Optische Werke G Rodenstock
Current assignee: Optische Werke G Rodenstock
Priority date: 1959-11-14
Filing date: 1959-11-14
Publication date: 1963-05-22

Description

Lichtzeigeranordnung für Anzeige-und Meßgeräte mit Drehspiegel Die Erfindung bezieht sich auf Lichtzeigeranordnungen, wie sie bei elektrischen und anderen Anzeige-und Meßgeräten benutzt werden, um einen körperlichen Zeiger zu vermeiden, und bei denen mittels eines Drehspiegels das Bild eines Spaltes oder einer anderen Marke über eine Skala geführt wird. Spalt oder Marke werden von einer Lichtquelle, meist einer Glühlampe, mit einem Kondensor durchleuchtet und mit einem Objektiv auf der Skala abgebildet.Light pointer arrangement for display and measuring devices with rotating mirror Die Invention relates to light pointer assemblies, such as those in electrical and other display and measuring devices are used in order to avoid a physical pointer, and where by means of a rotating mirror the image of a slit or another Brand is guided via a scale. Gap or mark are illuminated by a light source, usually an incandescent lamp, illuminated with a condenser and with a lens shown on the scale.

Oft sind mit Hilfe desselben Drehspiegels zwei Markenbilder zu steuern, die einen sorgfältig einzustellenden Abstand voneinander haben müssen, und zwar sowohl in Richtung ihrer Bewegung längs der Skala als auch senkrecht dazu. Werden hierbei zwei voneinander unabhängige Projektionseinrichtungen aus Lichtquelle, Kondensor, Marke und Objektiv benutzt, so macht es keine Schwierigkeiten, mindestens einen dieser Bauteile senkrecht zur optischen Achse verschiebbar anzuordnen und damit die Lage der Markenbilder zueinander genau zu justieren. Often two brand images are to be controlled with the help of the same rotating mirror, which must have a carefully adjusted distance from each other, namely both in the direction of their movement along the scale and perpendicular to it. Will two independent projection devices consisting of a light source, condenser, Brand and lens used so it's no problem finding at least one to arrange these components perpendicular to the optical axis and thus displaceable to precisely adjust the position of the brand images to each other.

Aus Raum- und Preisgründen versucht man aber, mit einer einzigen Projektionseinrichtung auszukommen und das Strahlenbündel vor dem Drehspiegel durch ein Prisma in zwei räumlich getrennte Hälften aufzuteilen, die sich am Orte des Drehspiegels schneiden und von denen jede ein Markenbild entwirft. For reasons of space and price, however, one tries to use a single one Projection device get along and the beam in front of the rotating mirror through to divide a prism into two spatially separated halves, which are located at the location of the Rotating mirror cut and each of which designs a brand image.

Dann hängt die gegenseitige Lage der Bilder von den Abmessungen, insbesondere den Winkeln des Prismas ab, vor allem aber von den zufälligen Ungenauigkeiten und Toleranzen, mit denen das Prisma behaftet ist, und es muß in mindestens einem Strahlengang eine Justiermöglichkeit angebracht werden, die es erlaubt, das entworfene Bild um kleine Beträge längs und quer zur Skala zu verschieben.Then the mutual position of the images depends on the dimensions, in particular the angles of the prism, but above all from the random inaccuracies and Tolerances with which the prism is afflicted, and it must be in at least one beam path an adjustment option that allows the designed image to be attached move small amounts along and across the scale.

Es ist bekannt, das durch einen Strahlengang entworfene Bild durch eine mehr oder minder schräg im Strahlengang angeordnete neigbare Planplatte um kleine Beträge in einer Richtung zu verschieben, die senkrecht zur Drehachse dieser Planplatte liegt. It is known to see the image drawn through a beam path around a more or less inclined plane plate arranged in the beam path move small amounts in a direction that is perpendicular to the axis of rotation of this Flat plate lies.

Um in einem Lichtzeigergerät das Bild der Marke in zwei mindestens näherungsweise zueinander senkrechten Richtungen verschieben zu können, liegt es nahe, zwei derartige Platten anzubringen, deren Drehachsen im wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. To in a light pointer device the image of the mark in two at least To be able to move approximately mutually perpendicular directions, it lies close to attach two such plates, their axes of rotation substantially perpendicular stand on top of each other.

Der damit verbundene erhebliche Aufwand ist dadurch zu verringern, daß erfindungsgemäß eine zweite Drehmöglichkeit zumindest der einen Planplatte um eine zweite, sowohl zur optischen Achse als auch zur ersteren Drehachse wenigstens näherungsweise senkrechte Achse vorgesehen ist. Es genügt zur Lösung der gestellten Aufgabe, das Teilungsprisma hinsichtlich der Höhe der Strahlen vollkommen symmetrisch zu gestalten und die neuartige doppelte Neigemöglichkeit einer Planplatte nur in einem der Teilstrahlengänge anzubringen. Für den anderen Strahlengang genügt es zumeist, die Planplatte nur um eine Achse zu schwenken, beispielsweise dann, wenn die beiden Markenbilder hinsichtlich der Höhe senkrecht zur Richtung der Skala eingestellt werden müssen und wenn darüber hinaus nur der Abstand beider Skalenstriche an sich, gemessen in Skalenteilen, einen bestimmten Betrag aufweisen soll. The associated considerable effort can be reduced by that according to the invention a second possibility of turning at least one flat plate around a second, both to the optical axis and to the former axis of rotation at least approximately vertical axis is provided. It is sufficient to solve the posed Task to make the splitting prism perfectly symmetrical with regard to the height of the rays to design and the new double inclination option of a flat plate in just one to attach the partial beam paths. For the other beam path it is usually sufficient to pivot the plane plate only about one axis, for example when the two Brand images set in terms of height perpendicular to the direction of the scale must be and if, in addition, only the distance between the two scale lines per se, measured in scale divisions, should have a certain amount.

In der Fig. 1 ist ein Beispiel dargestellt, das den Erfindungsgedanken näherbringen soll; es ist oben von der Seite im Schnitt, unten von oben gesehen zu verstehen. In Fig. 1 an example is shown that the inventive idea should bring closer; it is seen from above from the side in section, below from above to understand.

Die Wendel 1 einer Glühlampe sendet Licht durch den Kondensor 2, durch den geneigten Markenträger 3, bestehend aus einer runden Öffnung mit einem Ablesestrich 31 längs eines Durchmessers, und durch das Objektiv 4. Dann folgt im Strahlengang das aus zwei unsymmetrischen Rhomben bestehende Prisma 51, 52, welches das Strahlenbündel teilt, aber auf dem Instrumentenspiegel 6 wieder vereinigt; auf diesem Spiegel liegen auch die beiden Lichtquellenbilder der Wendel 1. Die Bilder 71 und 72 der Marke 3 werden auf der kegeligen Doppelskala 8 entworfen. In beide Strahlengänge ist je eine Planplatte 91, 92 eingesetzt, die beide um eine waagerechte, die optische Achse senkrecht kreuzende Drehachse 93, 94 gedreht werden können. Dadurch wird die Lage der Bilder 71. 72 senkrecht zur Skala beeinflußt. The filament 1 of an incandescent lamp sends light through the condenser 2, through the inclined mark carrier 3, consisting of a round opening with a Reading line 31 along a diameter, and through the lens 4. Then follows im Beam path consisting of two asymmetrical rhombuses prism 51, 52, which splits the beam but reunites it on the instrument mirror 6; on The two light source images of filament 1 are also located on this mirror. The images 71 and 72 of brand 3 are designed on the conical double scale 8. In both A plane plate 91, 92 is used each, both around a horizontal, the axis of rotation 93, 94 perpendicularly crossing the optical axis can be rotated. Through this the position of the images 71, 72 perpendicular to the scale is influenced.

Außerdem können beide Platten 91, 92 um die senkrechten Achsen 95, 96 gedreht werden, so daß der waagerechte Abstand der Bilder 71 und 72 in geringfügigem Ausmaß geändert werden kann.In addition, both plates 91, 92 can about the vertical axes 95, 96 are rotated so that the horizontal distance between the images 71 and 72 in a slight Extent can be changed.

Durch diese Einrichtung ist es möglich, das Prisma 51, 52 mit verhältnismäßig groben Toleranzen, also sehr wirtschaftlich zu fertigen. Außerdem sind alle Einflüsse unschädlich zu machen, die durch die Toleranzen der geometrischen Abmessungen in allen Teilen des Gerätes gegeben sind. By this device it is possible to use the prism 51, 52 with relatively rough tolerances, so very economical to manufacture. aside from that all influences are to be rendered harmless by the tolerances of the geometric Dimensions are given in all parts of the device.

Die Anordnung der Planplatten 91, 92 in der beschriebenen Weise hat aber den Nachteil, daß die beiden Strahlenbündel nach ihrem Durchtreten durch diese Platten parallel zueinander um den Betrag versetzt sind, um den die beiden Markenbilder71, 72 senkrecht zur Skala verschoben sind, und um den gleichen Betrag sind auch die beiden Wendelbilder der Glühlampe 1 auf dem Drehspiegel 6 gegeneinander verschoben. Das bedingt aber einen sehr großen Spiegel oder eine lichttechnisch sehr ungünstige Ausnutzung dieses Spiegels. In Fig. 2 sind diese Verhältnisse dargestellt: die aus den Prismen 51, 52 heraustretenden Lichtbündel (eines gestrichelt, das andere punktiert) werden durch die zweckmäßig gegensinnig gegenüber der optischen Achse geneigten Platten 91, 92 nach verschiedenen Richtungen aus der Mittellage herausgehoben, so daß auch im Drehspiegel 6 die Bilder 61, 62 der Wendel 1 im gleichen Abstand entstehen wie - von der Neigung der Skala 8 abgesehen - die Bilder 71 und 72. The arrangement of the plane plates 91, 92 in the manner described has but the disadvantage that the two bundles of rays after they have passed through them Plates are offset parallel to each other by the amount by which the two brand images71, 72 are shifted perpendicular to the scale, and by the same amount are the two filament images of the incandescent lamp 1 on the rotating mirror 6 shifted against each other. However, this requires a very large mirror or a very unfavorable one in terms of lighting technology Taking advantage of this mirror. In Fig. 2 these relationships are shown: the off the light beams emerging from the prisms 51, 52 (one dashed, the other dotted) are appropriately inclined in opposite directions with respect to the optical axis Plates 91, 92 lifted out of the central position in different directions, see above that also in the rotating mirror 6 the images 61, 62 of the helix 1 arise at the same distance like - apart from the inclination of the scale 8 - pictures 71 and 72.

Dieser Mangel kann gemildert werden, wenn man gemäß Fig. 3 auf das Prismenpaar 51, 52 je ein Keilprisma 53, 54 aufkittet, das dem Strahlenbündel eine Neigung a erteilt, die gleich dem Quotient l + Z aus dem halben Höhenabstand h der beiden Markenbilder 71, 72 und dem Lichtweg (11+12) ist. Dann wird der Abstand der beiden Wendelbilder 61, 62 auf dem Drehspiegel 6 wesentlich reduziert, aber nicht vollständig behoben. This deficiency can be alleviated if, as shown in FIG. 3, on the Prism pair 51, 52 each a wedge prism 53, 54 cemented, which the beam a Inclination a granted, which is equal to the quotient l + Z from half the height distance h of both brand images 71, 72 and the light path (11 + 12). Then the distance becomes the two helical images 61, 62 on the rotating mirror 6 are significantly reduced, but not completely fixed.

Um beide Wendelbilder zur Deckung zu bringen und außerdem die Justiermöglichkeiten der Markenbilder 71, 72 voll aufrechtzuerhalten, wird deshalb vorgeschlagen, die Zusatzprismen 53, 54 an dem Prismenpaar 51, 52 mit je einer neigbaren Platte 91, 92 so zu kombinieren, daß die Wendelbilder 61, 62 auf den Spiegel 6 sich mindestens nahezu decken (Fig. 4). To bring both helical patterns to congruence and also the adjustment options of the brand images 71, 72 to fully maintain, it is therefore proposed that the Additional prisms 53, 54 on the pair of prisms 51, 52 each with a tiltable plate 91, 92 to combine so that the helical images 61, 62 on the mirror 6 are at least almost cover (Fig. 4).

Zu diesem Zweck werden in Weiterbildung der Erfindung die beiden an dem Teilungsprisma 51, 52 angebrachten Ablenkprismen 53, 54 so bemessen, daß der Ablenkwinkel b jeden Strahlenbündels gleich dem Quotienten aus der halben Höhe h der beiden Markenbilder 71, 72, senkrecht zur Skala gemessen, und der Lichtweglänge 12 zwischen Drehspiegel 6 und Skala 8 sind. Im übrigen sind zwischen den Prismen 51, 52, 53, 54 und dem Drehspiegel 6 die beiden Planplatten 91, 92 gemäß Fig. 1 und 2 angebracht. For this purpose, in a further development of the invention, the two on the dividing prism 51, 52 attached deflecting prisms 53, 54 dimensioned so that the deflection angle b of each bundle of rays is equal to the quotient of half the height h of the two brand images 71, 72, measured perpendicular to the scale, and the light path length 12 between rotating mirror 6 and scale 8 are. Otherwise are between the prisms 51, 52, 53, 54 and the rotating mirror 6, the two flat plates 91, 92 according to FIG. 1 and 2 attached.

Durch Drehung um ihre Achsen 93, 94 (Fig. 1) kann die genaue Höhendifferenz 2 h der Markenbilder 71, 72 eingestellt werden, wobei die Deckung der Wendelbilder 61, 62 auf den Spiegel 6 nur in dem Umfang verlorengeht, als die Ablenkung der Strahlenbündel durch die Prismen 53, 54 nicht dem Sollwert entspricht. Ebenso kann durch Drehen der Prismen 91, 92 um die Achsen 95, 96 der Abstand der Markenbilder 71, 72 längs der Skala reguliert werden.By rotating about their axes 93, 94 (Fig. 1), the exact height difference 2 h of the brand images 71, 72 are set, the coincidence of the spiral images 61, 62 on the mirror 6 is only lost to the extent that the deflection of the beam by the prisms 53, 54 does not correspond to the nominal value. Likewise, by turning of the prisms 91, 92 around the axes 95, 96 the distance between the mark images 71, 72 longitudinally can be regulated on the scale.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Light pointer arrangement for display and measuring devices with rotating mirror, in which by a dividing prism of a transilluminated mark two images are designed, their mutual location by at least one in one Partial beam path arranged inclinable plane plate is influenced, characterized a second possibility of rotating at least one flat plate around a second, at least approximately both to the optical axis and to the former axis of rotation vertical axis.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the dividing prism additional deflecting prisms are given, which are at least one bundle of rays perpendicular deflect to the plane of the beam splitting.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the The amount of beam deflection by the additional prisms is equal to the quotient of half Difference in height of the brand images, measured across the scale, and the light path between Rotating mirror and scale is.

Considered publications: German Patent Specifications No. 250760, 741 018; British Patent No. 563 567; H. Naumann, "Optics for Constructors", 1949, see § 35; R. Boßhardt, "Optical sound measurement and polar coordinate method", 1930, pp. 20 to 26 and 31 to 33; E. Mayer-C. Moerder, »Mirror galvanometer and Air pointer instruments ", 1957, p. 414.