DE1205713B - Fokussierbares optisches Zielsystem, insbesondere Zielfernrohr fuer Nivelliere od. dgl. - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIc

Deutsche Kl.: 42 c - 6/03

Nummer: 1205713

Aktenzeichen: C 23229IX b/42 c

Anmeldetag: 24. Januar 1961

Auslegetag: 25. November 1965

Die Erfindung betrifft ein um eine Stehachse drehbar gelagertes, fokussierbares optisch abbildendes System, bestehend aus einem Objektiv, einer in der hinteren Hauptebene des Objektivs angeordneten Zielmarke, einem im Abbildungsstrahlengang des S Objektivs angeordneten Spiegel, über den das Objektiv ein Bild des Objekts in seine hintere Hauptebene entwirft, und Mitteln zur Betrachtung des in der hinteren Hauptebene entworfenen Bildes, insbesondere ein Fernrohr für selbsttätige Nivelliere, bei dem sich die Normale des hinter dem Objektiv angeordneten Spiegels unter dem Einfluß der Schwerkraft selbsttätig stabilisiert.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Zielmarke eines derartigen Systems, die z. B. in Form eines Fadenkreuzes od. dgl. gegeben ist, in der hinteren Hauptebene des Objektivs bzw. gegebenenfalls in einem von etwa hinter dem hinteren Hauptpunkt gelegenen Teilen des Objektivs entworfenen Bild dieser Ebene oder aber in einer Ebene, die nach Re- »o flexion des Abbildungsstrahlenganges an einem Spiegel der hinteren Hauptebene des Objektivs entspricht, anzuordnen und mit dem Objektiv starr zu verbinden. Beispielsweise als Fernrohre ausgebildete Zielsysteme dieser Art haben in Formen, bei denen die Zielmarke starr mit dem Objektiv verbunden ist, den Vorzug, daß der Fokussierungsvorgang am Fernrohr zu Zielachsenverlagerungen des Gesamtsystems nicht Anlaß gibt.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung derartiger optischer Zielsysteme. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Fernrohren von Nivellieren trotz hinreichender Stabilisierung der Fernrohrvisierrichtung bezüglich der Horizontalebene bei Drehungen des Zielsystems um eine vertikal ausgerichtete Drehachse drehwinkelabhängige Zielfehler auftreten können, die dem Neigungswinkel der optischen Achse des Zielsystems gegen die Horizontalebene proportional sind.

Es ist zur Verringerung dieses Fehlers bereits bekannt, die Stehachse durch den analaktischen Punkt des Fernrohres zu legen. Unter dem analaktischen Punkt eines Fernrohres wird derjenige Punkt der Fernrohrachse verstanden, von dem aus Proportionalität zwischen der Entfernung eines Objektes und seiner Größe, bezogen auf konstante Bildgröße, besteht. Er fällt bei Fernrohren üblicher Bauart im allgemeinen mit dem gegenstandsseitigen Brennpunkt zusammen. Für Fernrohre, bei denen sich die Lage des Brennpunktes bei der Fokussierung ändert, ist diese Maßnahme jedoch nicht geeignet, die genannten drehwinkelabhängigen Zielfehler auszuschalten.

Fokussierbares optisches Zielsystem,
insbesondere Zielfernrohr für Nivelliere od. dgl.

Anmelder:

Continental Elektroindustrie Aktiengesellschaft

Askania-Werke,

Berlin-Mariendorf, Großbeerenstr. 2-10

Als Erfinder benannt:

Klaus Hildebrand, Heerbrugg (Schweiz)

Es wird daher zur Verbesserung eines um eine Stehachse drehbar gelagerten, fokussierbaren optischen abbildenden Systems, bestehend aus einem Objektiv, einer in der hinteren Hauptebene des Objektivs angeordneten Zielmarke, einem im Abbildungsstrahlengang des Objektivs angeordneten Spiegel, über den das Objektiv ein Bild des Objekts in seiner hinteren Hauptebene entwirft, und Mitteln zur Betrachtung des in der hinteren Hauptebene entworfenen Bildes, insbesondere eines Fernrohres für selbsttätige Nivelliere, bei dem sich die Normale des hinter dem Objektiv angeordneten Spiegels unter dem Einfluß der Schwerkraft selbsttätig stabilisiert, erfindungsgemäß vorgeschlagen, die senkrecht zur optischen Achse des Objektivs angeordnete Stehachse durch den vorderen Hauptpunkt des Objektivs zu legen.

An Hand der Figuren soll ein Zielsystem nach der Erfindung erläutert werden.

F i g. 1 beschreibt eine bereits vorgeschlagene Anordnung;

F i g. 2 betrifft eine Anordnung nach der vorliegenden Erfindung, und es gibt

F i g. 3 das Schema eines geodätischen Nivellierinstruments wieder, das lediglich zum Zwecke der weiteren Erläuterung in Verbindung mit einem optischen Planplattenmikrometer dargestellt ist.

In der F i g. 1 bezeichnen H und H' die vordere bzw. die hintere Hauptebene eines Fernrohrobjektivs, dessen optische Achse 99 um den Winkel α gegen die Horizontalebene — infolge einer Fehlaufstellung des Gerätes — geneigt angeordnet ist. Mit 101 ist ein im Abbildungsstrahlengang des Objektivs hinter der Hauptebene H' angeordneter, z. B. pendelnd ge-

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lagerter Stabilisierungsspiegel bezeichnet, dessen Bei Zielsystemen, bei denen vor dem Objektiv

Spiegelnormaleinrichtung sich unabhängig von ge- eine drehbar gelagerte Planglasplatte in Form eines

ringen Neigungen der optischen Achse 99 stets selbst- üblichen Mikrometers vorgesehen ist, ist die Dreh-

tätig stabilisiert. Der Spiegel 101 ist im Abstand L ^{achse nicht in} *» ™tao Hauptebene, sondern im

hinter dem hinteren Hauptpunkt A₂ des Objektivs Abstand £=d ^- davor zu legen, wobei d die

100 angeordnet, wobei / das Produkt aus der vor- Dicke der Planglasplatte und η deren Brechungs-

deren Schnittweite des Objektivs—bezogen auf H— index bezeichnet. Es hat sich nämlich gezeigt, daß

und seinem Abbildungsmaßstab bezeichnet. bei Fernrohren, die mit einem vor dem Objektiv ge-

In der hinteren Hauptebene ist die Zielmarke des io legenen Planglasplattenmikrometer ausgestattet sind,

Fernrohres z. B. in Form eines Fadenkreuzes ange- die erläuterte Anordnung der Drehachse für präzise

ordnet, wobei diese starr mit dem Fernrohrobjektiv Zwecke noch nicht als ausreichend anzusehen ist.

verbunden ist. Auf Grund dieser geometrischen An- Wenngleich der durch die brechenden Eigenschaften

Ordnung entsteht das Bild des anzuvisierenden Ob- der Mikrometerplatte hervorgerufene Höhenversatz

jekts in der Ebene der Zielmarke und ist beispiels- 15 der Ziellinie bei Schwenkungen des Fernrohres um

weise durch das Objektiv hindurch von der Vorder- die erwähnte Achse bei der Betrachtung von weiter

seite des Objektivs her über ein Okular, das in Ver- entfernten Zielobjekten nicht störend in Erschei-

bindung mit geeigneten optischen Zwischenabbil- nung tritt, so wird dieser Höhenversatz bei nahen

dungsmitteln arbeitet, betrachtbar. Zielobjekten, die in speziellen Zweigen der optischen

Optischen Zielsystemen dieser Art ist es eigen- 20 Meßtechnik häufig auftreten, merklich,

tümlich, daß ein horizontal in das Objektiv 100 ein- In der F i g. 3 ist ein Fernrohr der letztgenannten

tretendes Abbildungsbüschel 102 auch aus der hin- Art dargestellt. Es bezeichnet 200 ein vierlinsiges

teren Hauptebene H' horizontal aus dem Objektiv Objektiv, dessen hintere Hauptebene H' in gerin-

austritt, wobei wegen der stabilisierenden Eigen- gern Abstand hinter der letzten Linsenfläche ge-

schaften des Spiegels 101 das aus dem Objektiv aus- 25 legen ist. Die letzte Linsenfläche des Objektivs 200

tretende Büschel 102' in sich selbst reflektiert wird, trägt eine mit ihr verkittete Strichplatte 201, deren

so daß unabhängig vom Neigungswinkel α und vom in der Hauptebene gelegene Fläche ein Fadenkreuz

jeweiligen Fokussierungszustand des Fernrohres oder eine andere Zielmarke aufweist. Am Abbil-

stets ein Bild in der hinteren Hauptebene des Objek- dungsstrahlengang des Objektivs 200 ist ein Um-

tivs entsteht. 30 kehrprisma 202 angeordnet, das zum Zwecke der

In der F i g. 2 ist die Anordnung nach F i g. 1 Fernrohrfokussierung in Richtung des Pfeiles 203

noch einmal dargestellt. Es bezeichnet H₁ und H₁' verschiebbar gelagert ist. Der durch das Prisma 202

wiederum die beiden Hauptebenen des Objektivs umgelenkte Abbildungsstrahlengang gelangt durch

100, dessen optische Achse 99 wiederum unter dem die Planglasplatte 205 hindurch auf die Oberfläche

Winkel α gegen die Horizontalebene geneigt ange- 35 des im Gefäß 204 angeordneten Quecksilberspiegels

ordnet ist. Der in das Objektiv 100 eintretende hon- 206. Zwischen der Oberfläche des Quecksilbers und

zontal gelegene Zielstrahl ist mit 300 bezeichnet, der Planglasplatte 205 besteht ein geringer Luft-

der aus der hinteren Hauptebene austretende Ziel- abstand.

strahl mit 301. 101 kennzeichnet den Stabilisierungs- Vor dem Objektiv 200 ist das Prisma 207 ange-

reflektor des Systems. 40 ordnet, dessen reflektierende Fläche unter 45° gegen

Mit 400 ist eine Drehachse bezeichnet, die senk- die optische Achse des Zielsystems geneigt angeordnet recht auf der optischen Achse 99 steht und um die ist. Über diese Fläche ist es in Verbindung mit dem herum das Zielsystem schwenkbar gelagert ist. Die Umkehrprisma 53, dem optischen abbildenden Achse 400 ist im Abstand A von der vorderen System 54 und dem Okular 55 möglich, das in der Hauptebene H₁ des Objektivs (H₁, H₁') angeordnet 45 Ebene der Strichplatte 201 gelegene Bild des anzu- und in der Darstellung der F i g. 2 das Objektiv visierenden Objektes zu betrachten. Vor dem Prisma (H₁, H₂) schematisch als starr verbunden mit dieser 207 ist die um die Achse 209 schwenkbar gelagerte Achse wiedergegeben. Eine Drehung des Systems Mikrometerplatte 208 angeordnet, und die senk-(H₁, H₁') um die Achse 400 um 180° bringt die rechte Drehachse des Zielsystems befindet sich in Hauptebenen des Objektivs in die gestrichelt darge- 50 dem erwähnten Abstand E vor der vorderen Hauptstellten und mit H₂ und H₂' bezeichneten Lagen, wo- ebene des Objektivs 200 (bei fehlender Platte 208 bei die Lage des Reflektors 101 in die mit 10Γ an- in der vorderen Hauptebene),
gedeutete Lage übergeht. Die Neigung der optischen Im übrigen ist das Pentaprisma 202 noch mit Achse 99 gegen die Honzontalebene bleibt bei diesem einem Drehkeilansatz 210 ausgestattet, der um eine Drehungsvorgang erhalten, und das in das Objektiv 55 in Richtung des Abbildungsstrahlenganges zwischen (H₂, H₂') eintretende horizontale Abbildungsbüschel dem Prisma 202 und dem Spiegel 206 ausgerichtete 300' tritt aus dem hinteren Hauptpunkt A_z des Achse zu Justierzwecken drehbar ist. Eine derartige Objektivs (H₂, H₂') wiederum horizontal aus. Justierung wird immer dann erforderlich, wenn es

Der Darstellung der Fig.2 ist unmittelbar ent- infolge nicht vermeidbarer Fertigungsungenauig-

nehmbar, daß bei dieser Drehung des Zielsystems 60 keiten nicht gelungen ist, die Mitte der Zielmarke

ein Höhenversatz A zwischen dem Abbildungsstrah- 201 mit dem hinteren Hauptpunkt des Objektivs

lenbüschel 300' und 301 bzw. zwischen dem Abbil- 200 zur Deckung zu bringen.

dungsstrahlenbüschel 300 und 30Γ auftritt. Der Ver- Für den Fall, daß bei Benutzung eines Plansatz Δ ist dem Abstand A und dem Winkel« pro- plattenmikrometers die Drehachse des Fernrohres in portional, wobei der Winkel α als klein angenommen 65 der vorderen Hauptebene gelegen bzw. durch den ist. Der Höhenversatz Δ wird Null, wenn die Dreh- vorderen Hauptpunkt des Objektivs hindurchgeführt

ii ^b ** ^ObJektiVS ^t, beträgt der Höhenversatz Δ = d ⁷^ «, wobei «

den Neigungswinkel, d die Dicke der Planglasplatte und η deren Brechungsindex bezeichnet, so daß in einigen Anwendungsfällen auf die spezielle Anordnung der Drehachse zwischen der vorderen Hauptebene und der Mikrometerplatte verzichtet werden kann.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Um eine Stehachse drehbar gelagertes, fokussierbares optisches abbildendes System, bestehend aus einem Objektiv, einer in der hinteren Hauptebene des Objektivs angeordneten Zielmarke, einem im Abbildungsstrahlengang des Objektivs angeordneten Spiegel, über den das Objektiv ein Bild des Objekts in seiner hinteren Hauptebene entwirft, und Mitteln zur Betrachtung des in der hinteren Hauptebene entworfenen Bildes, insbesondere Fernrohr für selbsttätige Nivelliere, bei dem sich die Normale des hinter dem Objektiv angeordneten Spiegels unter dem Einfluß der Schwerkraft selbsttätig stabilisiert, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur optischen Achse des Objektivs angeordnete Stehachse durch den vorderen Hauptpunkt des Objektivs gelegt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Jenaer Jahrbuch, 1958, I, S. 170 bis 177.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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