DE1623514A1

DE1623514A1 - Dreiaxiale optische Ausrichtung

Info

Publication number: DE1623514A1
Application number: DE19671623514
Authority: DE
Inventors: Husted Hoyt L; Deventer Emil L Van
Original assignee: North American Aviation Corp
Current assignee: North American Aviation Corp
Priority date: 1966-05-23
Filing date: 1967-05-22
Publication date: 1971-05-13
Also published as: CH496247A; US3480367A

Description

Potenfanwäl»· "-. HANS RUSCHKE
AR

IMng. H

DipWng. HEINZ AGULAR 1623514

DipWng 8Möndien27,PienzenauerSlr.2

NORTH AMERICAN AVIATION, INC.

1700 East Imperial Highway, El Segundo, Kalifornien,

"Dreiaxiale optische Ausrichtung"

Die Erfindung bezieht sich auf optische Ausrichtungsgeräte und insbesondere auf eine Präzisionsausrichtungs-· einheit, um eine Ausrichtung um drei senkrechte Achsen mit einer einzigen Sichtlinie zu gestatten.

An vielen Stellen in der Industrie ist es wünschenswert, eine genaue Ausrichtung von Werkzeugen oder Vorrichtungen zu erzielen und es ist allgemein üblich geworden, optische Präzisionsinstrumente für diesen Zweck zu verwenden. So ist es beispielsweise notwendig, grosse Werkzeugmaschinen auszurichten, um eine Bearbeitung mit hoher Genauigkeit zu erzielen. Es ist auch notwendig, Führungsund Navigationsgeräte im Zusammenhang mit einem Plugkörper und den Erdkoordinaten auszurichten, um eine genaue Navigation zu erreichen. Die frühere Präzisions-

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ausrichtung wurde durch optische Mittel erzielt, durch Montieren zweier im Verhältnis zueinander senkrechter Spiegel auf dem auszurichtenden Gegenstand, und mit einem Präzisionstheodoliten und Anvisieren der beiden Spiegel um ihre senkrechte Lage zur Sichtlinie zu bestimmen. Dies erfordert zwei Einstellungen eines Theodoliten oder zwei getrennte Instrumente, was teuer und platzraubend ist und in gewissen Fällen äußerst schwierig infolge der beschränkten Zugänglichkeit. Andere Ausrichtungstechnikenhaben Präzisionswasserwaagen od.dgl. verwendet. Präzisionswasserwaagen sind in ihrer Empfindlichkeit auf ungefähr fünf Bogensekunden über einen Bereich von nur £ 20 Bogensekunden beschränkt und können an komplizierten Aufbauten nicht immer ohne weiteres angebracht.

Bs ist daher eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, um die Drehung um drei senkrechte Achsen mit einer einzigen Sichtlinie zu messen.

So ist in der praktischen Durchführungsform der Erfindung nach einer bevorzugten Ausführungsform eine dreiaxiale Ausrichtungseinheit vorgesehen, die mit einer Werkzeugmaschine od.dgl. zur Ausrichtung verbunden werden kann. Mittel sind vorgesehen, um zwei Lichtstrahlen entlang einer einzigen Lichtlinie zu leiten, wobei die Richtung des einen Strahles auf die Drehung der Einheit um eine senkrechte Achse und eine waagerechte

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Achse senkrecht zu einer Sichtlinie anspricht und die Richtung des anderen Strahles auf die Drehung der Einheit um eine waagerechte Achse parallel zur Sichtlinie anspricht. Dieses letztere Ansprechen wird vorzugsweise mit Hilfe einer Ausrichtungsstabilisationsvor-. richtung erzielt, die am besten eine Flüssigkeitsmenge sein kann, die ein örtliches Niveau sucht. Ein übliches Autokollimationsfernrohr, das das Bild eines beleuchteten Fadenkreuzes projiziert und das reflektierte Bild mit einem anderen Fadenkreuz, vergleicht, wird in der Praxis der Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verwendet. Das Bild des beleuchteten Fadenkreuzes von dem Autokollimationsfernrohr wird auf die dreiaxiale Ausrichtungseinheit zur Reflekfcion auf das Autokollimationsfernrohr projiziert. Zu X!lustrationszwecken wird die X-Achse definiert, als ob sie entlang der Siehtliriie zwischen aern Autokollimati onsf ernrohr und der dreiaxialen Ausriehtungseinheit liegt, wobei die Y-Achse eine waagerechte Achse senkrecht zur Sichtlinie und die Z-Achse eine senkrechte Achse ist. Die dreiaxiale Ausrichtungseinheit hat eine Vorderoberfläche, die mindestens teilweise zur Reflektion eines Bildes auf das Autokollimationsfernrohr metallisiert ist. Jegliche Drehung der dreiaxialen Aus-

richtuDgseinheit um die Y- oder Z-Achsen erzeugt eire Verschiebung des "voi. der Vorderfläche reflektierten £.ildes .u-u diese Verschiebung wird von dem Autokollitna-

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• tionsfernrohr in einfacher Weise gemessen.

Ein Teil der Vorderfläche der dreiaxialen Ausrichtungseinheit ist nicht metallisiert und ein Teil des Lichtes von dem Autokollimationsfernrohr tritt durch diesen Bereich ein und wird abwärts durch die innere Reflektionsoberfläche eines 45°-Prismas reflektiert. Das Licht verläuft durch eine Flüssigkeitsschicht mit einem hohen Re-

ψ fraktionsindex und in ein Porro-Prisma, von wo es genau parallel zur Richtung des Lichtes reflektiert wird, das in-das Porro-Prisma eintritt. Das Licht verläuft dann wiederum durch die Flüssigkeitsschicht und wird durch das 45°- Prisma zu dem Autokollimationsfernrohr zurückgeriohtet. Jegliches Kippen der dreiaxialen Ausrichtungseinheit, um die X-Achse herum, kippt das Porro-Prisma und bildet die tatsächliche Boden oberfläche der Flüssigkeitsschicht, aber kippt die stabile obere Oberfläche der Flüssigkeit niGht,

_k die auf örtlichem Niveau verbleibt, so schafft jegliches Kippen um die X-Achse herum eine Keilforai in der Flüssigkeitschicht, die das durch diese hindurchlaufende Licht bricht. Das gebrochene Licht kehrt zu dem Autokollimafeionsfernrohr in einem Winkel zu dem ausgesendeten Strahl zurück und dieser Winkel dient als eine Messung der Kippung . um die X-Achse.

BAD

So werden zwei Bilder in der Einblicköffnung des Auto* kollimationsfemrohres durch die dreiaxiale Ausrichtungs-. einheit gebildet, und die Lage des einen Bildes entspricht den Y- und Z-Drehungen, wie durch das Bild angezeigt, das von der Vorderfläche der dreiaxialen Ausrichtungseinheit reflektiert ist und die Lage eines zweiten Bildes entspricht der Drehung um die ,X-Achse, wie durch das Forroprisma durch die keilförmige FlÜssigkeitssohioht reflektiert. In der bevorzugten und in anderen Äusführungsformen der Erfindung wird eine Empfindlichkeit von + 3 Bogensekunden oder besser mit Drehungen bis hinauf auf + 4° erzielt.

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So ist es eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, eine optische Ausrichtungseinheit zu schaffen·

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Einrichtung zu schaffen, um mit einem einzigen Instrument und einer einzigen Sichtlinie um 5 Achsen auszurichten.

* ■

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung mehrerer in den beigefügten schematisehen Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele,

BAD

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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer dreiaxialen Ausrichtungseinheit nach den Prinzipfen der Erfindung,

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch das instrument nach Fig. 1 und eine schematische Illustration eines Autökollimationsfernrohres zur Verwendung damit,

Fig. 5 ist ein waagerechter Querschnitt durch das Instrument nach Fig. I₃

Fig. k zeigt ein typisches Bild im Feld des Autokollimators, -

Fig. 5 zeigt eine wahlweise Äusführungsform einer dreiaxialen Ausrichtungseinheit, und

Fig, 6 zeigt eine beleuchtete dreiaxiale Ausrichfcungseinheit zur Verwendung mit einem Theodoliten anstatt mit einem Autokollimator.

In allen Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugs« zeichen auf gleiche Teile,

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Fig. 1 zeigt eine dreiaxiale Ausrichtungseinheit nach den Prinzipien der Erfindung* Wie bei dieser Ausführungsform vorgesehen, ist eine Grundplatte 10 vorhanden, auf der der Rest des Gerätes montiert ist. Der Boden der Grundplatte 10 ist glatt und flach zur direkten Berührung mit einer Oberfläche auf einer Werkzeugmaschine od. dgl., die ausgerichtet werden soll. Zu Zwecken dieser Besprechung wird die Grundplatte als normalerweise in einer waagerechten Ebene ausgerichtet' angesehen, obwohl es ohne weiteres klar ist, daß andere Ausrichtungen verwendet werden können. Befestigungslöcher 11 sind in der Grundplatte zur Verwendung vorgesehen, wenn es erwünscht ist, die Einheit an der auszurichtenden Vorrichtung zu befestigen. Kontakt- oder Ausrichtpuffer 12 sind an den Kanten der Grundplatte 10 vorgesehen zur Berührung mit anderen Elementen der auszurichtenden Vorrichtung, so daß die Ausrichtung der dreiaxialen Ausrichtungseinheit im Verhält« nis zu der Vorrichtung bekannt ist. Die Flächen der Ausrichtpuffer 12 sind so geschliffen, daß sie senkrecht zur Bodenfläche der Grundplatte 10 in jedem beliebigen Genauigkeitsgrad liegen. Wie in Fig. 1 zu Besprechungszwecken des Instrumentes dargestellt;, ist die X-Achse als senkrecht zur Vorderseite der Äusriehtungseinheit in einer waagerechten Ebene, d.h. entlang einer Sichtlinie der Einheit definiert. Y ist eine waagerechte Achse senkrecht zur X-Achse und Z ist eine senkrechte Achse. Die Oberflächen

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A Q O "3 C 1 /

cer Ausrichtpuffer 12 liegen in dem X-Z und Y-Z Ebenen und der Boden der Grundplatte in der X-Y Ebene.

Auf -der Grundplatte 10 ist ein hohles zylindrisches Metallgehäuse IJ montiert. Wenn es gewünscht wird, können hierin als aus Metall bestehend beschriebene Teile auch aus Glas hergestellt werden, um verschiedene Wärmeausdehnung der Teile zu vermeiden. Wie klarer aus Fig. 2 hervorgeht, sind drei Scheiben 14, 15 und 16 waagerecht am oberen Teil des Gehäuses 15 montiert. Auf der Oberseite der obersten Scheibe 16 ist ein 45°- Prisma 17 mit einer senkrechten Fläche des Prismas 17 senkrecht zur X-Achse montiert, d.h. in der Y-Z Ebene. Das Prisma 17 ist am besten an der oberen Scheibe 16 festgeklebt und die drei Scheiben werden am besten durch übliche Kiemmpolster od.dgl, (nicht.gezeigt) an Ort und Stelle gehalten oder können nach richtiger Einstellung, wie nachstehend beschreiben, an ihrem richtigen Platz festgeklebt werden. Es ist bei industriellen Anwendungen auch wünschenswert,, einen Schutzdeckel für das Prisma vorzusehen, aber dieser wurde bei der bevorzugten Ausführungsform nicht gezeigt, die Darstellung wird dadurch klarer gemacht.

Die Hypotenuse des 45° Prismas 17 hat einen Metallüberzug 18 zur hohen Reflektion des darauf auf treffenden Lichtes. Der Metallüberzug kann ein üblicher Aluminium-, Silber-, Kupfer- oder Gold-Überzug sein, um einen hohen

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BAD

Reflektionsfaktor zu schaffen, Um Lioht/und aus der Einheit zu leiten. Es ist bei y$e^e« andeyen AnwendungiSfgebieten wünschenswert, daß mindj*stene öiti* 4©i? metallisierten Oberflächen in der drelaxiaien.Aus» richtungseinheit aus Gold oder aus Kupfer hergestellt ist und der Rest der OberflachenausAlumimiumoder Silber, so daß die beiden indem Xtistrumiiftt_# wie nachstehend beschrieben* gebildeten Bilder» vo:n verschiedener Farbe sind» so daß sie ohne weiteres unterschieden werden können, Bie vordere senlcpeohte Oberfläche des 45° Prismas 17 hat einen kreisförmigen Bereich 19 von ungefähr l l/4ⁿ Durchmesser, der klar belassen wird und der Rest der Vorderoberfläche hat einen metallisierten Überzug 20, um einen hohen Reflexionsfaktor zu erreichen»

Die Seheiben 14 und 15 innerhalb des Gehäuses IjJ sind absichtlich mit einer leichten Verjüngung hergestellt, so daß sie jede einen Keil bilden, der beispielsweise einen eingeschlossenen Winkel zwischen den beiden Oberflächen von ungefähr 0,05° hat* Die Außenkante einer jeden der Scheiben 14-16 ist gekordelt oder gefräst. Die Scheiben werden verwendet, um kleinere Verstellungen im Wlnkelder Vorderfläche des Prismas im Verhältnis zur Grundplatte 10 durchzuführen, so daß jegliche leichte Herstellungsveränderungen ausgeglichen werden können. Um die Scheiben zu verstellen, wird ein spitzes Instrument in eines von drei Zugangslöchern 22 eingeführt,

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die durch eine Seite des GthEuses IJ, gegenüber der Kante einer ^eden der Scheibe» ^%-l6 vorgesehen sind. Die Spitze wird in die Kbrdelüng an der Peripherie der Soheibe eingesetzt, so daß sie jqesbh um einen geringen Werfe gedreht werden kann* Dureii dies© Maßnahme kann d§r Winkel de** Vorderf lache, des fpismas richtig im Verhältnis zur Grundplatte 10 und den Ausrichtpuffern darauf ausgerichtet werden· Wenn die Scheiben an ihrer richtigen Stelle" festgeklebt; werfen» muß diese Verstellung gemacht wurden» bevor der ^ejbiftöff sich verhSiiiJöbi Die unterste Scheibe 14 weitti auöh eine scharfkantige öffnung 23 auf, die den gleichen Durchmesser hat, wie der freie Bereich 19 in der Vorderfläche des Prismas um Überflüssige Heflektionen zu vermeiden.

Innerhalb des Gehäuses I^ befindet sich ein Ecägerteil mit einer rechteckigen Höhlung 26 darin. Eine Abphasung 27 ist, auf zwei Kanten der rechteckigen Höhlung vorgesehen und ein Porro-Prisma 28 ist auf der Abphasung montiert und andern Träger teil 24 durch Klemmblöcke29 befestigt. Das Porro-Prisma hat einen dreieckigen Querschnitt mit einem rechten Winkel und zwei Winkeln von 45°. Die beiden Oberflächen neben dem rechten Winkel haben vorzugsweise einen metallisierten Überzug Jl darauf, um einen hohen Reflexionsfaktor zu erreichen und die Hypotenuse, die in der X-Y Ebene liegt, wird zur Iiichtübertragung durchsichtig belassen. Es ist klar, daß anstelle von metallisierten Oberflächen auf dem

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45° Prisma und dem Porro Prisma der Refraktionsindex des Glases genügend hoch sein kann, um in üblicher ■ Art und Meise eine Gesamtinnenreflektion zu ergeben.

Eine Flüssigkeit 32 ist innerhalb der Höhlung 26 und über der Hypotenusenfläche des PorroPrismas vorgesehen, so daß das Porro Prisma den wirksamen Boden einer Flüssigkeits-„. schicht bildet. Die Flüssigkeit 52 ist vorzugsweise hell, stabil und hat einen hohen Refraktionsindex. Geeignete Flüssigkeiten sind Fluorkohlenstoffverbindungen mit einem Refraktionsindex von 1,38, Silikonöl mit einem Refraktionsindex von I,4o6, Rizinusöl mit einem Refraktionsindex von 1,494, Glyzerin mit einem Refraktionsindex von 1,478, Paraffinöl mit einem Riraktionsindex von 1,48^2 und Färberdistelöl mit einem Refraktionsindex von 1,591. Eine bevorzugte Flüssigkeit zur Verwendung ist ein Silikonöl, wie es von der Dow Chemical Company unter dem Handelsnamen Dow Corning 200 zur Ver^ fügung steht, mit einem Refraktionsindex bei Umgebungstemperaturen von l,4O58 und einer Viskosität von ungefähr 1000 Zentistokes. Die Viskosität der Flüssigkeit beeinflußt direkt die Ansprechzeit der Einheit und ihre Empfindlichkeit auf Umgebungsvibrationen.. Versuche haben gezeigt, daß eine Viskosität von 1000 Zentistokes • eine beträchtliche Dämpfung der Vibration schafft mit einer Ansprechzeit von weniger als fünf Sekunden. Für andere Anwendungsgebiete können andere Flüssigkeiten verwendet werden und geeignete Flüssigkeiten können

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gemischt werden, um die gewünschte Viskosität und ^ den,Refraktionsindex für ein besonderes Anwendungsgebiet zu erhalten.

Um eine flache obere Oberfläche auf der Flüssigkeit zu erhalten, wird eine Tiefe der Flüssigkeit von 5/l6" oder 4>75 mm bis zu 5/8" oder 9*55 mm über der Oberfläche des Porro Prismas bevorzugt und um Meniskuswirkungen zu vermeiden, sollten die äußeren 6 mm der Flüssigkeit nicht verwendet werden. Es hat sich als geeignet erwiesen, eine öffnung 25 von ungefähr 52 mm Durchmesser und eine Flüsigkeitsmenge zu nehmen, die mindestens 45 mm breit ist. Die Tiefe des Mediums in der Einheit keine Auswirkung auf den Betrieb, solange die Flüssigkeit tief genug ist, um die gewünschten maximalen Kippwinkel zu gestatten oder daß die Flüssigkeitsoberfläche am unteren Teil des 45° Prismas 17 angreift. Bei der dreiaxialen Ausrichtungseinheit, wie in Fig. 2 beschrieben und dargestellt, besteht ein wesentliches Volumen unter der ) Scheibe 14 innerhalb des Gehäuses 15, so daß die gesamte Flüssigkeit in der dreiaxialen Ausrichtungseinheit aufgenommen werden kann, wenn die Einheit auf ihre Seite gelegt wird, ohne daß dabei Flüssigkeit in Berührung mit der unteren Oberfläche des Prismas 17 gebracht wird.

Fig. 2 illustriert auch schematisch ein Autokollimationsfernrohr zur Verwendung mit der dreiaxialen optischen ' Ausrichtungseinheit. Das Autokollimationsfernrohr umfaßt

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eine Glühlampe 36 od.dgl« als Lichtquelle. Eine Kondensatorlinse 37 richtet Mchtvon der Lampe 36, um eine Fadenkreuzplatte 38 zu beleuchten. Das beleuchtete Bild der Fadenkreuzplatte 38 wird durch einen Strahlenteiler 39 reflektiert und durch die Objektivlinse 41 des Autokollimationfernrohres als ein im wesentlichen paralleler Strahl projiziert.

Licht, das von der dreiaxialen Ausrichtungseinheit reflektiert wird, kehrt zu der Objektivlinse 4l des Kollimators als ein im wesentlichen paralleler Strahl zurück* Dieses reflektierte Bilde wird durch den Strahlenteiler 39 und eine Fadenkreuzplatte 42 wieder zu den Okkularlinsen 43 des Autokollimationsfernrohres geleitet, wo sie von einem Beobachter 44 beobachtet werden können.

Der Beobachter, der ein reflektiertes Bild durch das Autokollimationsfernrohr betrachtet, sieht die Fadenkreuzplatte 42 des Autokollimationsfernrohrs und zwei reflektierte Bilder 46 und ¹VJ der beleuchteten Fadenkreuzplatte 38, wie in Fig. 4 dargestellt. Das erste Bild 46 wird von der metallisierten Schicht 20 auf der vorderen Oberfläche des 45° Prismas 17 reflektiert und erscheint üblicherweise als das hellere der beiden Bilder 46 bezw. 47, weil die Reflektion direkt von einem Einzelreflektor stammt und ein größerer Oberflächenbereich zur Reflektion vorhanden ist. Die beiden Bilder sind normalerweise ohne weiteres wegen des HeXligkeits-

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Unterschiedes zu unterscheiden, aber wenn es erwö^Sciili ' ^ ist, kann einer der Metallüberzüge in der dreiaxialen Ausrichtungseinheit aus einem farbigen Metall bestehen, um einem der beiden Bilder eine unterscheidende Farbe zu verleihen. Das zweite Bild 47, das der Beobachter sieht, ist das Bild, das durch die Flüssigkeit yi in der dreiaxialen Ausrichtungseinheit reflektiert wird. Dieses Bild ist durch den klaren mittleren Bereich 19 auf den 45° Prisma YJ verlaufen, wurde durch den Metall-Überzug 18 auf die Rückseite des Prismas reflektiert, durch die Flüssigkeitsschicht geleitet und von den beiden senkrechten Flächen des Porro Prismas reflektiert und zurück entlang einem gleichartigen Pfad, wie in Fig. 2 dargelegt wurde. Das zweite Bilde kommt zu dem Autokollimationsfernrohr in einer Richtung ähnlich der Richtung des ersten Bildes zurück und weicht von der Parallelen dazu gemäß dem Kippen der Einheit im Verhältnis zu den Achsen ab.

Die Verschiebung der beiden Bilder 46 und 47 gibt ein Maß der Drehung der dreiaxialen Ausrichtungseinheit um die drei Achsen X, Y und Z. Das erste Bild 46 von der flachen Vorderoberfläche des Prismas 17, das im wesentlichen senkrecht zur Sichtlinie liegt, schafft ein Maß der Drehung der Einheit, um die Y und Z Achse. Auf diese Art und Weise verschiebt eine Drehung um die Y Achse das Bild 46 senkrecht in das Gesichtsfeld des Autokollimatlonsfernrohres, wie in Fig, 4 dargestellt.

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In gleicher Art und Weise verschiebt die Drehung um die Z Achse das Bild 46 waagerecht in das Gesichtsfeld des Autokollimationsfernrohres, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Größe der Verschiebung in den Richtungen Y und Z wird von der Fadenkreuzplatte 42 des Autokollimationsfernrohrs gemessen. Diese Y und Z Verschiebung kann nur mit einem Filar-Mikrometer-Okular gemessen werden oder das Bild kann auf Koinzidenz mit der Fadenkreuzplatte 42 des Autokollimationsfernrohres zurückgedreht werden durch Drehen des Teleskops des Autokollimationsfernrohres und die notwendige Winkelvers te llung kann in üblicher Art und Weise mit den Winkelablesezahlen des Autokollimationsfernrohres gemessen werden. Wie den Fachleuten klar ist, wird die NuIlmessung, wenn das Bild 46 zu der Fadenkreuzplatte 42 zurückgebracht wird, vorgezogen, da es empfindlicher ist als die Filar-Okular-Messung,

Das durch die Flüssigkeitsmasse j32 reflektierte Bild gibt ein Maß der Drehung der dreiaxialen Ausrichtungseinheit um die X-Achse. Eine Verschiebung der Einheit um die X Achse verschiebt den Boden der Flüssigkeitmasse, aber nicht die freie obere Oberfläche, die durch die Schwerkraft stabilisiert ist. Die durchsichtige Flüssigkeit hat so Keilform und bricht Licht, das durch sie verläuft in der gleichen Art und Weise wie jeder beliebige optische Keil, wobei der Winkel der Strahlabbiegung proportional dem Refraktionsindex und

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dem Winkel zwischen den beiden Oberflächen des Keiles ist. Diese Winkelverschiebung verschiebt das Bild 47 waagerecht in das Bildfeld des Autokollimationsfernrohres. Die Größe der X-Achsendrehung wird zwischen dem ersten und zweiten Bild .46 bezw. 47 gemessen anstatt der Fadenkreuzplatte 42 und dem Bild 47, da die X-Achsendrehung ungefähr eine Sichtlinie senkrecht zur Vorderfläche der dreiaxialen Ausrichtungseinheit ist und die Z-Drehung die Stellung dieser Sichtlinie anzeigt. Die Winke!verschiebung, die von dem flüssigen Keil eingeführt wird, wenn die dreiaxiale Ausrichtungseinheit um die X-Achse gedreht wird, wird durch das Snell'sche Gesetz d = (n-l)A angegeben, worin η der Refraktionsindex des Keiles ist, A der Winkel des Keiles in Grad,d.h. der Kippwinkel und d der Abweichungswinkel in Graden. So ist der Zahlenfaktor zum Umwandeln der gemessenen Verschiebung der beiden Bilder zur Drehung der dreiaxialen Ausrichtungseinheit um die X-Achse gleich dem Refraktionsindex der Flüssigkeit minus eins. Wenn beispielsweise die bevorzugte Flüssigkeit einen Refraktionsindex von 1,4058 hat, ist der Skalenfaktor genau 0,4058, d.h. der Winkel zwischen den beiden Bildern gemessen an dem Autokollimations· fernrohr beträgt 0,4058 mal den X-Drehungswinkel ,der dreiaxialen Ausrichtungseinheit.

Das Porro Prisma 28 wird als ein Reflektor unter der Flüssigkeit ^2 bevorzugt, um jegliche senkrechte Bewegung des zweiten Bildes auszuschalten. Das verringert die

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Möglichkeit einer Zweideutigkeit in dem Gesichtsfeld des Autokollimationsfernröhres und führt die Möglichkeit eines Fehlers des Bedienungsmannes auf ein Mindestmaß zurück. Es ist zu erkennen, daß bei Drehung der dreiaxialen Ausrichtungseinheit um die Y-Achse ein Keil in der Flüssigkeitsschicht ^2 gebildet wird. Dieser Keil bricht auch den Lichtstrahl, aber die Wirkung dieser Brechung wird ausgeschaltet, indem ein Porro-Prisma für einen Reflektor unter der Flüssigkeit verwendet wird. Es ist ein Merkmal eines Porro Prismas infolge des rechten Winkels zwischen den metallisierten Oberflächen, daß jegliches Licht, das in. das Prisma eintritt, entlang einem Pfad zurückgeführt wird, der.genau parallel zu dem Pfad liegt,'entlang dem es eingedrungen ist, d.h. das Porro Prisma ist ein zweiseitiger Eckenreflektor. Aus diesem Grund ist die Richtung des Lichtes an der Grenzfläche zwischen dem Porro Prisma und der Flüssigkeit die gleiche für Licht, das das Prisma verläßt, wie für Prisma, das in das Prisma eintritt. So hat die Brechung an dieser Zwischenfläche denselben Wert und ist genau entgegengesetzt für Licht, das in jeder Richtung verläuft. Das läßt alles Licht innerhalb der Flüssigkeit in parallelen Pfaden verlaufen und die Brechung erfolgt in genau der gleichen Art und Weise für hereinkommendes und austretendes Licht an der Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und der Luft innerhalb der Ausrichtungseinheit. Aus diesem Grunde bleiben Lichtstrahlen, die in die helle Oberfläche der dreiaxialen Ausrichtungseinheit eintreten und Lichtstrahlen,

die daraus projiziert werden, parallel trotz Drehungen der Einheit um die Y Achse und es ist keine senkrechte Verschiebung des zweiten Bildes in dem Gesichtsfeld
des Autokollimatorfernrohres vorhanden.

Eine dreiaxiale Ausrichtungseinheit, wie beschrieben
und dargestellt, wurde hergestellt und die Genauigkeit und die anderen Bedingungen wurden überprüft. So
wurde es beispielsweise als möglich angesehen, daß
trotz des Porro Prismas die Drehungen um die Y Achse
einen zusammengesetzten Flüssigkeitskeil schaffen, der Fehler bei der Ablesung der Drehungen um die X Achse
verursachen würde. Messungen der X Achsenverschiebung, die mit der Drehung um die Y Achse von 40 Bogenminuten durchgeführt wurden, zeigten keinen Unterschied
gegenüber Messungen, die ohne Y Aehsendrehung gemacht
wurden, wodurch jegliche Möglichkeit der Kreuzkupplung der Y Aehsendrehung zur X Achse ausgeschaltet wird.
Das reflektierte Bild der beleuchteten Fadenkreuzplatte hat eine gelbe Farbe und Versuche wurden gemacht unter Verwendung von Grün, Orange, Rot und Blau Filtern im optischen Pfad, ohne daß irgendein meßbarer Unterschied in der Genauigkeit verursacht wurde. Es besteht eine gewisse Dispersion des Bildes, das durch die
Flüssigkeit verläuft und die Filter beschränken d3,e
offensichtliche Dispersion, aber sie verringern auch
die Helligkeit des Bildes. Wenn keine Filter verwendet werden, hat das normalerweise gelbe Bild einen leicht

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roten Hof oder Schein, wenn die Einheit wesentlich vom Niveau abweicht. Das hat die Neigung, das Bild zu erweitern, aber keine Schwierigkeit oder Verschlechterung der Leistung wurde bei Nullablesungen mit diesem leicht breiteren und zweifach getönten Bildfestgestellt.

Eine dreiaxiale Ausrichtungseinheit wurde auf einer Grundplatte montiert, so daß bekannte VergrÖßerungsschritte des Kippens an der Einheit durchgeführt werden können. Ein empfindliches Autokollimatiöns -fernrohr wurde ungefähr 1,80 m von der Prismas entfernt aufgestellt und verwendet, um Abweichungen der parallelen Lichtstrahlen zu messen, die von dem Autokollimationsfernrohr abgegeben werden. Über 100 Ablesungen wurden durchgeführt mit Winkeln, die in die X Achse der dreiaxialen Einheit eingestellt wurden, welches die am wenigsten empfindliche der Achsen ist, und zwar wegen des Skalenfaktors. Diese Winkel lagen in vier Bogenminuten-Intervallen bis hinaus zu einem Gesamtwert einer 4-Grad-Drehung. Die Daten zeigten, daß eine Qenauigkeit von ± 5 Bogensekunden in über 75 Prozent der Ablesungen abzielt wurde und daß alle Ablesungen innerhalb + 10 Bogensekunden genau waren. Durch sorgfältige Verwendung des Autokollimationsfernrohr es und Wiederholung der 'Ablesungen, um Veränderungen durch den Bedienungsmann auf einen Durchschnitt zu bringen, ist die Genauigkeit des Instrumentes mindestens besser als + 3 Bogensekunden. Es ist darauf hinzuweisen, daß bei einer Flüssigkeit mit einem höheren Refraktions-

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index eine größere Genauigkeit erzielt werden kann. Es besteht kein theoretischer Grund, daß mit besseren Fabrikationstechniken als bei den gebauten Modellen der Fehler nicht geringer sein könnte als der Bedienungsmann ihn feststellen kann.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform einer dreiaxialen Ausrichtungseinheit nach den Prinzipien der Erfindung. Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform ist etwas einfacher als die dreiaxiale Ausrichtungseinheit, wie oben beschrieben und dargestellt, aber eine Doppelbewegung des zweiten Bildes findet statt, wenn dieses Instrument so benutzt wird, wie nachstehend beschrieben. Die dreiaxiale Ausrichtungseinheit, wie in Fig. 5 dargestellt, umfaßt eine Grundplatte 50 mit Ausrichtpuffern 51 an den Seiten zur Ausrichtung mit Vorrichtungen wie etwa einer Werkzeugmaschine, die ausgerichtet werden soll. Ein Metallgehäuse 52 auf dem Unterteil dient als Träger für ein 45° Prisma 55, das im wesentlichen identisch mit dem Prisma 17 in der Ausführungsform, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, ist.

Die vordere senkrechte Oberfläche des Prismas 55 klar und durchsichtig und die obere Oberfläche des Gehäuses 52 ist hochglanzpoliert, um als Reflektor zu dienen, wie durch die Lichtstrahlen 58 angedeutet. Das Kippen der Einheit um die Y Achse (die genau so liegt

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wie in Fig. 1) kippt das Gehäuse und das davon reflektierte Bild wird senkrecht in das Gesichtsfeld des Autokollimatorfernrohres abgelenkt. In gleicher Art und Weise dreht eine Drehung der Einheit um die Z Achse die Hypotenusenfläche des Prismas und läßt das Bild waagerecht abweichen. Die Genauigkeit der Y- und Z-Messungen wird leicht verschlechtert wegen der Brechung an der Vorderoberfläche des Prismas, aber dies kann annehmbar, sein, um die Verwendung eines Reflektionsüberzuges auf einer freiliegenden Oberfläche zu vermeiden.

Eine scharfkantige öffnung 5^ im Gehäuse 52 liegt unter dem Mittelteil des Prismas 55. Am Boden des Gehäuses 52 befindet sich ein flahcer Spiegel 55, der dazu dient, licht zurückzu den 45° Prisma 53 und aus der Ausrichtungseinheit heraus zu reflektieren, wie durch den Lichtstrahl 59 angedeutet. Eine Flüssigkeitsschicht 56 ist über dem Spiegel 55 vorgesehen, um einen brechenden optischen Keil zu bilden, wenn die dreiaxiale Ausrichtungseinheit um die X-Achse in der gleichen Art und Weise gedreht wird wie bei der bevorzugten Ausführungsform. Wenn ein flacher Spiegel 55 in einer dreiaxialen Ausrichtungseinheit verwendet wird, bildet sich auch ein Keil bei der Drehung um die Y-Achse. Dieser zusammengesetzte Keil biegt das zweite Bild von der dreiaxialen Ausrichtungseinheit in einer senkrechten Richtung im Gesichtsfeld des Autokoilimationsfernrohres ab. Die senkrechte Bewegung des zweiten Bildes infolge

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der Drehung der Einheit um die Y-Achse ist überflüssig gegenüber der senkrechten Verschiebung des ersten Bildes und wird vorzugsweise durch die Verwendung des Porro Prismas ausgeschaltet, wie in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben, um eine Zweideutigkeit zu vermeiden und Fehler des Bedienungsmannes auf ein Minimum zu verringern.

Fig. 6 illustriert eine dritte Ausführungsform einer beleuchteten dreiaxialen Ausrichtungseinheit. Eine Einheit dieser Art ist mit jedem beliebigen optischen Präzisionsinstrument verwendbar, das eine Meßfadenkreuzplatte, wie etwa einen Theodoliten aufweist, oder wenn die Einheit verwendet wird, um die Ausrichtung zu überprüfen, kann ein gewöhnlicher Durchgang verwendet werden. Es ist nicht notwendig, Licht von einem Autokollimationsfernrohr zu der dreiaxialen Ausrichtungs-· einheit, wie in Fig. 6 dargestellt, zu projizieren, was bedeutet, daß einfachere und wirtschaftlichere Meßinstrumente verwendet werden können. Mit einer dreiaxialen Ausrichtungseinheit, wie vorstehend beschrieben, wird es bevorzugt, ein Autokollimationsfernrohr zu benutzen, das eine Projektionsfadenkreuzplatte hat, die den Bereich der Nützlichkeit auf ungefähr j?0 m zwischen dem Autokollimationsfernrohr und der Ausrichtungseinheit beschränkt. Mit einer selbst-beleuchteten dreiaxialen Ausrichtungseinheit, wie in Fig. 6 dargestellt, kann dieser Bereich auf J500 m oder mehr erhöht werden.

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¥ie in Fig. 6 dargestellt, wird eine vollständig aus Glas oder geschmolzenem Quarz bestehende Einheit vorgesehen, um die Winkelverschiebungen zu messen.-Diese Einheit weist einen durchsichtigen Unterteil 70 mit zwei parallelen Seiten auf, die in einer im allgemeinen waagerechten Ebene liegen. Auf der Basis montiert, befindet sich ein kreisförmiger Ring 71 aus durchsichtigem Material und ein 45° Prisma 72 ist auf dem Ring montiert. Die Hypotenuse des Prismas 72 hat einen metallisierten Überzug 73 darauf, um Licht von der Einheit in der oben beschriebenen Art und Weise zu richten. Innerhalb der Ausnehmung des Ringes befindet sich eine Masse durchsichtiger Flüssigkeit *J4 mit einem verhältnismäßig, hohen Refraktionsindex. Unter der Grundplatte 70 ist eine Sammellichtquelle vorgesehen, wie schematisch in Fig. 6 gezeigt, die eine Glühlampe 76 aufweist, um Licht zur Verfügung zu stellen, einen Satz Kondensatorlinsen und eine beleuchtete Fadenkreuzplatte 78. Licht von der Fadenkreuzplatte 78 wird durch eine Sammellinse 79 gesammelt und durchdie Grundplatte 70 geleitet. Ein Teil des Lichtes, das ein Bild der Fadenkreuzplatte 78 trägt, und durch die Grundplatte verläuft, verlauft auch durch den Ring 71 und wird durch das Prisma 72 reflektiert, wie durch die Lichtstrahlen 81 in Fig. 6 angedeutet. .Ein.anderer Teil des Lichtes, der ebenfalls ein Bild der Fadenkreuzplatte 78 trägt, verläuft durch die Flüssigkeit 74 und wird durch das Prisma 72 reflektiert,

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wie durch die Lichtstrahlen 82 angedeutet. Eine Begrenzungsöffnung 75 verdeckt die Kanten der Flüssigkeitsmasse, um jegliche Meniskuswirkung auszuschalten.

Licht, das durch den Ring 71 verläuft und von dem Prisma 72 reflektiert wird, verhält sich genau so als wenn das Licht von einer Lichtquelle auf einer waagerechten Achse senkrecht zur Vorderfläche des Prismas geleitet würde. So bewirkt jede beliebige Drehung der Ausrichtungseinheit um die Y-Achse, daß dieses Bild sich in einer senkrechten Richtung verschiebt. In gleicher Art und Weise bewirkt die Drehung um die Z-Achse eine waagerechte Verschiebung in diesem Bild der Padenkreuzplatte, wie von einem Bedienungsmann eines Meßinstrumentes gesehen.

Licht, das durch die Flüssigkeit in der Ausrichtungseinheit verläuft, wird durch den Flüssigkeitskeil gebrochen, der durch die Drehung der Einheit um die X- oder Y-Achsen gebildet wird. Die Drehung um die Y-Achse ergibt eine übermäßige senkrechte Verschiebung des zweiten Bildes und bei der Verwendung des Instrumentes wird diese Verschiebung außer Betracht gelassen und eine Messung der Y-Drehung wird normalerweise mit dem ersten Bild durchgeführt. Der optische Keil, der in der X-Richtung gebildet wird, weist das zweite Bild waagerecht in der gleichen Art und Weise ab wie vorher beschrieben und

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schafft ein Maß der Drehung der Einheit, um die X-Achse. Eine selbst-beleuchtete dreiaxiale Ausrichtungseinheit wird in genau der gleichen Art und Weise verwendet wie die bevorzugte Ausführungsform, wobei die Einheit auf einem auszurichtenden Gegenstand befestigt oder daraufgestellt wird. Es ist klar, daß, obwohl die · schematische Darstellung nach Fig. 6 kein Gehäuse für die Sammellichtquelle enthält, daß ein solches Gehäuse mit Ausrichtpuffern daran vorgesehen ist. Bei Herstellung einer solchen Einheit wird der Lichtstrahl, der durch die Grundplatte verläuft, so ausgerichtet, daß er senkrecht zu ihr liegt. Der einzige Unterschied im Betrieb der selbst-beleuchteten Einheit ist, daß ein wirtschaftlicheres Meßinstrument, wie etwa ein Theodolit, anstatt eines Autokollimationsfernrohres damit verwendet werden kann und der Meßbereich des Instrumentes erhöht wird. Es ist auch offensichtlich, daß die gesamte Einheit in einer Stellung gebaut und betrieben werden kann, die gegenüber der dargestellten Stellung umgekehrt ist. Dadurch wird die Flüssigkeitsmasse in Berührung mit einer Oberfläche des Prismas 72 anstatt mit der Basis 70 gebracht.

Fig. 7 illustriert eine andere Ausführungsform der dreiaxialen Ausrichtungseinheit mit reflektierenden Oberflächen, die auf Drehungen um drei senkrechte Achsen ansprechen. In dieser Ausführungsform ist ein Gehäuse 86 vorhanden, das ein 45° Prisma 87 aufweist, das

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darauf montiert ist. Die Vorderoberflache des Prismas 87 hat' einen metallisierten Überzug 88 darauf zur Reflektion eines Autokollimationsfernrohres in der gleichen Art und Weise wie in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Eine Flüssigkeitsmasse 89 mit einer Viskosität von ungefähr 1000 Zentistokes ist in dem Gehäuse 86 vorgesehen und ein Spiegel 91

schwimmt auf der Oberfläche, um eine stabilisierte Obertrotz
fläche/dem Kippen der Einheit zu schaffen. Eine Spinne aus drei oder vier Stiften 92 ist zwischen dem Gehäuse und dem Spiegel vorgesehen. Die Stifte 92 sind an dem Gehäuse befestigt und weisen einen Punkt in der Nähe des Spiegels auf, so daß der Spiegel im Mittelpunkt der Flüssigkeitsmasse gehalten wird, um Meniskusprobleme neben den Kanten zu vermeiden. Es ist offensichtlich, daß andere Spiegelzentrierungsanordnungen verwendet werden können, wie etwa axiale Stifte, Flüssigkeitslager usw.

Licht, das in die klare Fläche des Prismas eindringt, wird abwärts an der Hinterfläche des 45° Prismas zum Spiegel 9I reflektiert, wo es entlang einem ähnlichen Pfad zurückreflektiert wird. Der auf der Flüssigkeit schwimmende Spiegel hält eine gleichmäßige Oberfläche aufrecht trotz einem Kippen der Einheit und davon reflektiertes Licht ergibt eine Messung der Drehung der Einheit um die X-Achse. Eine dreiaxiale Ausrichtungseinheit, die einen schwimmenden Spiegel verwendet, ist

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vorteilhaft, da kein Skalenfaktor für die X-Achsen-Messung benötigt wird, d.h. es besteht ein eins-zu-eins-Verhältnis zwischen der Drehung der Einheit um die X-Achse und den Winkel, der an dem Autokollimationsfernrohr gemessen wird. Ein Ausgleichen dieses Vorteiles in Randsituationen ist die überschüssige Verschiebung des zweiten Bildes senkrecht durch Drehung um die Y-Achse und eine verringerte Präzision infolge der Lichthysteresedn der Spiegelbewegung im Verhältnis zu den Spiegelzentrierungsvorrichtungen. Solch eine Einheit ist auch weniger robust als die bevorzugte Einheit wegen des festenGegenstandes", der in der Flüssigkeit schwimmt, und der Möglichkeit einer Beschädigung dadurch.

Es ist offensichtlich, daß die Oberfläche einer reflektierenden Flüssigkeit wie etwa Quecksilber oder eines Spiegels, der aufeinem durch Kardan aufgehängten Pendel montiert ist, auch als ein stabilisiertes Element verwendet werden könnte, um eine Ausrichtung unabhängig von der Winkelverschiebung der Einheit aufrechtzuerhalten.

Offensichtlich sind zahlreiche Abwandlungen und Veränderungen der obigen Erfindung im Licht der obigen Lehren möglich. Es ist daher klar, daß innerhalb des Rahmens der Ansprüche die Erfindung in anderer Weise durchgeführt werden kann als hier im einzelnen beschrieben.

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Claims

Patentansprüche :

1, Optisches Instrument, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse aufweist, eine erste Einrichtung in dem genannten Gehäuse, um einen ersten Lichtstrahl von dem Instrument in einer Richtung zu lenken, die bekannte Verhältnisse der Lage des genannten Gehäuses im Verhältnis zur ersten und zweiten gegenseitig senkrechten Achsen hat, eine zweite Einrichtung in dem genannten Gehäuse, um einen zweiten Lichtstrahl in einer Richtung zu senden, die ein bekanntes Verhältnis der Lage des genannten Gehäuses im Verhältnis zu einer dritten Achse hat, die im wesentlichen senkrecht sowohl zur ersten als auch zur zweiten Achse liegt, eine Einrichtung in dem genannten Gehäuse, um den zweiten Lichtstrahl von dem Instrument in einer Richtung ähnlich der Richtung des ersten Lichtstrahls zu leiten.
2. Ein optisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zweite Einrichtung eine Flüssigkeitsmasse in dem genannten Gehäuse aufweist und eine Einrichtung, die auf die Lage des genannten Gehäuses im Verhältnis zu einer Oberfläche der genannten Flüssigkeitsmasse anspricht, um den genannten zweiten Lichtstrahl von dem Instrument wegzuleiten.

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3. Optisches instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Richten des zweiten Strahles eine reflektierende Oberfläche umfasst, die zu einer Oberfläche der genannten Flüssigkeitsmasse gehört. .
4. Optisches Instrument nach Anspruch jj, dadurch gekennzeichnet, dass es eine reflektierende Oberfläche hat, die unter der genannten Plussigkeitsmasse liegt, um Licht, das durch die Masse der Flüssigkeit verläuft, durch die genannte Flussigkeitsmerige zu leiten.
5. Optisches Instrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte reflektierende Oberfläche unter der Plussigkeitsmasse umfasst: ein Porroprisma, dessen Hypotenusenfläche eine Oberfläche für die genannte Plussigkeitsmasse bildet, so dass Licht, das durch die genannte Plussigkeitsmasse verläuft, in einem parallelen Pfad durch die Flüssigkeitsmasse reflektiert wird.
6. Optisches Instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Flüssigkeit eine durchsichtige Flüssigkeit mit einem hohen Brechungsindex ist, und wobei die genannte Einrichtung, die auf die Stellung anspricht, ein Mittel umfasst, um den zweiten Lichtstrahl durch die genannte Flüssigkeit zwischen den oberen und unteren Oberflächen hindurchzulassen, so dass das Licht

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von der genannten Flüssigkeit gebrochen werden kann.
7. Optisches Instrument nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte erste Achse senkrecht liegt und die zweite und dritte Achse waagerecht sind, und dass die Einrichtung, um den ersten und zweiten Lichtstrahl zu leiten, folgendes umfasst:· ein Prisma, das auf dem genannten Gehäuse montiert ist und eine erste, im wesentlichen senkrechte Oberfläche aufweist, eine zweite im wesentlichen waagerechte Oberfläche und eine dritte Oberfläche bei 45° gegenüber der waagerechten und senkrechten Oberfläche, wobei die genannte dritte Oberfläche Licht zwischen den waagerechten und senkrechten Oberflächen vollständig reflektiert.
8. Optisches Instrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine reflektierende Oberfläche auf nur einem Teil einer der ersten und zweiten Flächen des

< genannten Prismas aufweist.
9. Optisches Instrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine reflektierende Oberfläche auf einem peripheren Teil der senkrechten Fläche des genannten Prismas hat, um so einen mittigen, kreisförmigen Bereich auf der Fläche freizulassen und eine öffnung zwischen der

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waagerechten Oberfläche des genannten Prismas und der . Flüssigkeitsmasse.
10. Optisches Instrument nach den Ansprüchen 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vielzahl von- kreisförmigen Scheiben in dem genannten Gehäuse hat,, um das ge-

.. nannte Prisma darauf zu befestigen, wobei mindestens zwei der genannten Scheiben eine leichte Verjüngung haben und eine Einrichtung, um die -genannten Scheiben im Verhältnis zu dem Gehäuse zu drehen, um das Prisma im Verhältnis zu der genannten Einrichtung zum Ausrichten einzurichten.
11. Optisches Instrument nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel auf dem genannten Gehäuse vorgesehen sind, um das Instrument mit einer Bezugsmarke auszurichten.
12. Optisches Instrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Gehäuse durchsichtig ist und weiterhin eine beleuchtete Fadenkreuzscheibe aufweist, und eine Einrichtung, um ein Bild des genannten Fadenkreuzes durch das genannte transparente Gehäuse zu schicken, so dass ein Teil des Lichtes den zweiten Lichtstrahl bildet, der durch die genannte Flüssigkeitsmasse verläuft, und ein anderer Teil des Lichtes den zweiten Lichtstrahl darstellt, der im wesentlichen in der gleichen Richtung wie der zweite Lichtstrahl verläuft.

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13· Optisches Instrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Lichtquelle aufweist, eine Kondensatorlinse, um Licht aus der genannten Lichtquelle auf der beleuchteten Padenkreuzscheibe zu konzentrieren, eine Begrenzungsöffnung im Pfad des zweiten Lichtstrahles, um einen Teil der genannten Flussigkeitsmasse abzudecken und wobei die Einrichtung zum Projizieren eine Sammellinse umfasst, so dass sowohl der erste als auch der zweite Lichtstrahl gesammelt werden.
14. Optisches Instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ausrichten des zweiten Lichtstrahles umfasst: einen Spiegel, der auf der genannten Flüssigkeitsmasse schwimmt, und eine Einrichtung, um zu verhindern, dass der Spiegel sich der Kante der Flüssigkeitsmasse nähert.
15. Optisches Instrument, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Einrichtung aufweist,, um ein erstes optisches Bild mit Informationen über die Winke !verschiebung des Instrumentes um zwei zueinander senkrechte Achsen im wesentlichen senkrecht zu einer Sichtlinie zu projizieren, und eine Einrichtung zum Projizieren eines zweiten optischen Bildes mit Informationen über eine Winkelverschiebung des Instrumentes um eine Achse im wesentlichen parallel zur Sichtlinie, wobei die ersten und zweiten Bilder jedes im wesentlichen entlang der gleichen Sichtlinie

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projiziert werden, so dass ein einziges Messistrument auf der Sichtlinie Informationen über eine Winkelverschiebung des optischen Instrumentes um drei senkrecht zueinander liegende Achsen empfängt.
16. Optisches Instrument nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einrichtung zum Projizieren eines zweiten Bildes eine stabilisierte Oberfläche umfasst, die so beschaffen ist, dass sie ihre Ausrichtung unabhängig von der Winke!verschiebung des optischen Instrumentes aufrecht erhält.

17e Optisches Instrument nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte stabilisierte Oberfläche eine obere Oberfläche einer durchsichtigen Plüssigkeitsmasse in dem genannten Instrument ist und wobei Licht, das das zweite Bild bildet, durch die genannte Flussigkeits masse hindurchverläuft»

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L e e r s e i t. e