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ZIELLINIENKOMPENSATOR FÜR FERNROHRE BEI NIVELLIER-INSTRUMENTEN Es
sind Nivellierinstrumente bekannt, bei denen die Ziellinie des Fernrohrs mit Hilfe
eines optischen Ziellinienkompensators selbsttätig genau horizontal gehalten wird,
und zwar. auch dann, wenn das Fernrohr innerhalb gewisser Grenzen geneigt ist. Die
selbsttätige Funktion der Bauelemente des Zielkompensators beruht auf dem Gesetz
der Schwerkraft. Bei den meisten dieser Geräte gingen die Bemühungen der Konstruktöre
dahin, die Knickung des Strahlenganges so wirkungsvoll als möglich, d. h. mit sogenannter
Winkelvergrösserung zu gestalten,' Dies kann umso wirkungsvoller erreicht werden,
je näher man den Zielkompensator zur Strichplatte anzuordnen in der Lage ist.
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319/11 falt.
Hieraus ergeben sich nämlich drei Vorteile
: J a./im mittleren Teil des Fernrohrs bleibt mehr Platz für die Schiebelinse, wodurch
die Fernrohrlänge-bei gegebener Brennweite-kürzer gehalten werden kann. b./Dadurch,
dass sich der bilderzeugende Strahlenkegel in Richtung Brennebene/Strichplatte/kontinuierlich
verjüngt, kann man in der Nahe der Strichplatte kleinere und leichtere Spiegel oder
Prismen als Bauelemente des Zielkompensators anbringen. c./Die unvermeidlichen Ungenauigkeiten
der lichtknickenden Spiegel oder Prismen beeinflussen die Bildgüte in der Nähe der
Brennebene weniger.
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Die Winkelvergrösserung wird in den meisten Fällen auf mechanischem
Wege verwirklicht. Bei dieser Lösung konnte man jedoch nicht einen einfachen physikalischen
Pendel verwenden.
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Man benutzte für die Befestigung der lichtknickenden Elemente eine
Vorrichtung B. ein auf dem Prinzip der Schwerkraft beruhendes Gelenkviereck/deren
Winkelausschlag grösser war als der Neigungswinkel des kernrohrs. Diese mechanischen
Vorrichtungen für die Winkelvergrösserung sind jedoch den einfachen physikalischen
Pendeln unterlegen. Sie verfügen über ein kleineres Direktionsmoment, wodurch ihre
Einstellgenauigkeit geringer ist, ausserdem verfügen sie bei Temperaturschwankungen
nicht über die geforderte Stabilität. Auf dieser Erkenntnis beruhend entwickelte
man auch einen Ziellinienkompensator bei dem man die oben erwähnten Vorteile unberücksichtigt
liess und ihn mit einem einfachen physikalischen Pendel ausrüstete.
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Es wurden auch solche Typen entwickelt, bei denen versucht wurde die
fehlende mechanische Winkelvergrösserung des physikalischen Pendels auf optischem
Wege, durch mehrfache Spiegelung
zu ergänzen. Beim letzteren Typ-bei
dem ausser der doppelten' Spiegelung an den Elementen des physikalischen Pendels
auch eine Reflexion an dem mit dem Fernrohrkörper fest verbundenen Spiegel stattfindet-ist
die Winkelvergrösserung von bestimmtem Wert. Die Winkelvergrösserung könnte nur
dann erhöht werden, wenn man die Zahl der Spiegelungen an den Elementen des physikalischen
Pendels erhöhen würde. Diese Methode wird jedoch nicht angewendet, da die vielfache
Spiegelung mit schädlichen Lichtverlusten verbunden ist. Wird ausserdem die Anzahl
der spiegelungen um nur eine Spiegelung erhöht, so erhöht sich als Folgeerscheinung
die Winkelvergrosserung auf ein unerwünscht hohes Mass.
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Gegenstand dieser @euerung ist ein Zielkompensator, dessen Ausführung
es ermöglicht, die Wirkung der optischen Winkelvergrösserung zu steigern ohne, dass
die Anzahl der spiegelnden Flächen erhöht wird, bzw. ohne Verwendung der mechanischen
Winkelvergrosserung. Die'Neuejüng"beruht auf der richtigen Wahl und Anordnung des
Achsendrehpunktes eines physikalischen Pendels. Bei den bisher bekannten Lösungen
war der Achsendrehpunkt des physikalischen Pendels zu den spiegelnden Flächen am
Pendel symmetrisch angeordnet. Nach def Neuerung : wird dieser Punkt asymmetrisch
gewählt. Durch die asymmetrische Wahl des Achsendrehpunktea des Pendels ergibt sich
nämlich noch eine zusätzliche Wirkung zu Winkelvergrösserung. Diese zusätzliche
Wirkung ergibt sich aus der gleichnamigen Versetzung sowohl der lotrechten Projektionen
der Drehachse des Pendels gefällt auf die spiegelnden Flächen am Pendel, als auch
der Durchstossungspunkte/sog. Hauptpunkte/der optischen Achse an diese spiegelnden
Flächen, in Richtung des einfallenden Lichtstrahls.
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Diese Wirkung tritt auch dann auf, wenn sich nur eine der Projektionen
der Drehachse des Pendels bezogen auf die spiegelnden Flächen im obigen Sinne versetzt
und die andere nicht, oder wenn auch die andere sich versetzt, sei es auch nur in
geringem Masse und in entgegengesetztem Sinne.
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Man kann dies auch folgendermassen definieren : Die Bedingung unter
der die zusätzliche Wirkung in Bezug auf die Winkelvergrösserung auftritt ist dann
erfüllt, wenn die algebraische Summe der Versetzung-Abstände sowohl der lotrechten
Projektionen der Drehachse des Pendels auf die spiegelnden Flächen am Pendel, als
auch der Durchstossungspunkte der optischen Achse an diesen spiegelnden Flächen
positiv ist, wenn man die Richtung der Abstände der Hauptpunkte zum Objektiv hin
positiv bezeichnet.
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Im Falle der Erfüllung dieser Bedingung ergibt sich eine zusätzlich
Wirkung, die gleichrangig mit der optischen Winkel-Vergrösserung ist, die am Pendel
befindlichen spiegelnden Flächen üben nämlich auf die Lichtstrahlen nicht nur eine
ablenkende Wirkung aus, sondern versetzen diese in Bezug auf die optische Achse.
Daraus folgt, das die spiegelnden Elemente der Strichplatte näher gebracht werden
können, wodurch die eingangs erwähnten Vorteile verwirklicht, bzw. gesteigert werden
können.
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Bild 1 zeigt zum Vergleich eine bekannte Anordnung im Schnitt. Das
Pendel/l/dreht sich gemeinsam mit den spiegelnden Flächen/2/und/3/um die zu den
Punkten B und C beispielsweise dargestellte Achse T-T die auf der symmetrischen
Geraden/4/angeordnet ist. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass die Abstände
der Projektionen auf die spiegelnden Flächen
in Bezug auf die Punkte
B und C gleich gross sind, aber entgegengesetzte Vorzeichen besitzen, ihre algebraische
Summe also"0" ist, was demnach auch der weiter oben aufgestellten Definition entspricht.
Demzufolge wird das Mass der Lichtstrahlenknickung lediglich durch die relative
Winkelablenkung des Pendels in Bezug auf das Fernrohr bestimmt. Das Pendel muss
man in einem bestimmten resultierenden Abstand vor der Strichplatte/6/anbringen,
wenn man den bei A einfallenden horizontalen Lichtstrahl 14/nach seiner erfolgten
Ablenkung um den Winkel α im Punkt D der Strichplatte zum Schnitt bringen
will.
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Bild 2. zeigt die schematische Darstellung einer Ausführungsform
nach der Neuerung . /Die Abbildungsmasstäbe von Bild 1 und 2 sind gleich/. Auch
bei dieser Ausführungsform befinden sich am Pendel /1/ zwei spiegelnde Flächen.
Der Drehpunkt der Pendelachse liegt aber nicht in der Symmetrielinie/4/sondern asymmetrisch
bei U-U. Die Abstände der Projektionen von U-U auf die spiegelnden Flächen/2/und/3/sind
in Bezug auf die Hauptpunkte definitionsgemäss positiv. Demzufolge schneidet der
bei A einfallende horizontale Lichtstrahl/4/die die Strichplatte ebenfalls durchstossende
optische Achse früher.
| Das heisst, dass der Abstand D-0 bei der Ausführung nach der |
| / !/e. <t { |
| Erfindung kleiner ist als bei Ausführungen bekannter Art, wie |
| dies z. ß. in Bild 1 dargestellt ist. Ausserdem erweitert sich |
der für die Schiebelinse zur Verfügung stehende Raum in grösserem Masse als dies
der Unterschied der beiden Abstände D-0
| ausmacht. Dies ergibt sich daraus, dass bei der Ausführung |
| nach der Erfindung kleinere optische Bauelemente/Prismen/ver- |
| wendet werden können, wodurch die Abmessungen des Ziellinien- |
kompensators weiter gesenkt werden können.
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Ein weiterer Vorteil des Ziellinienkompensators nach der
| Neuerung liegt darin dass infolge der asymmetrischen An- |
ordnung des Drehpunktes der Pendelachse die hängende Dämpfungvorrichtung sich ebenfalls
zum Objektiv hinneigt. Als Folge davon kann das Fernrohrgehãuse in seinen äusseren
Abmessungen kleiner gehalten werden, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, ein auch
in seiner äusseren Form ansprechendes Gerät zu bauen.