DE187418C

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Publication number: DE187418C
Application number: DE1905187418D
Authority: DE
Filing date: 1905-12-23
Anticipated expiration: 1925-12-24

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 187418 KLASSE 42 c. GRUPPE- M 187418 CLASS 42 c. GROUP

Firma CARL ZEISS in JENA.CARL ZEISS company in JENA.

Der von A. Beck in der Zeitschrift für Instrumentenkundei887 beschriebene »Tripelspiegel« ist ein System von drei ebenen Spiegeln, die nacheinander vom Licht getroffen werden. Ein Sonderfall ist der »Zentralspiegel«, bei dem die drei Ebenen aufeinander senkrecht stehen. Der Zentralspiegel hat die Eigenschaft, Licht wieder in der gleichen Richtung zurückzusenden.The one by A. Beck in the magazine for Instrument-based »triple mirror« described in 887 is a system of three plane mirrors that are hit by light one after the other will. A special case is the »central mirror«, in which the three levels overlap stand vertically. The central mirror has the property of bringing light back into the same Return direction.

ίο Anwendungen dieses Zentralspiegels sind in der englischen Patentschrift 21856 vom Jahre 1903 von H. Grub b behandelt worden, u.. a. ist auch die Anwendung des Zentralspiegels für Entfernungsmessungen erwähnt worden.ίο Applications of this central mirror are in the English patent 21856 of 1903 by H. Grub b, et al. the use of the central mirror for distance measurements has also been mentioned.

Hierbei wird dieser Zentralspiegel lediglich als leuchtendes Objekt am Ziel benutzt, während bei dem vorliegenden Verfahren zum Messen von Entfernungen zwar ebenfalls als Objekt am Ziel ein Tripelspiegel benutzt wird, der aber kein Zentralspiegel sein darf, damit er nicht nur als leuchtendes Objekt, sondern zugleich als Träger eines der Elemente zur Entfernungsbestimmung Verwendung finden kann. Die Winkel zwischen einem einfallenden Lichtbüschel und dessen zurückkehrenden Teilbüscheln oder zwischen diesen selbst fungieren nämlich als Konvergenzwinkel. Sind diese Winkel bekannt, so ist es nur noch nötig, am Beobachtungsort den linearen Abstand eines Büschels von einem anderen Büschel und die Neigung dieser Linie zu einem der Büschel zu bestimmen, um in bekannter Weise die Entfernung des Tripelspiegels vom Beobachtungsort zu gewinnen. This central mirror is only used as a luminous object at the target while in the present method for measuring distances also as Object at the target a triple mirror is used, but this must not be a central mirror, so that it is not only a luminous object, but also a carrier of one of the elements can be used to determine the distance. The angles between an incident light bundle and its returning one Partial tufts or between them act as convergence angles. If these angles are known, it is only necessary to determine the linear distance of a tuft from one at the observation site other tufts and to determine the inclination of this line to one of the tufts in order to to gain in a known manner the distance of the triple mirror from the observation site.

Nimmt man, wie im folgenden stets, die Standlinie, d. h. die Verbindungslinie der beiden Büschel, gleich geneigt — wegen der Kleinheit des Konvergenzwinkels also nahezu senkrecht — zu beiden Büscheln, so ergibt sich die gesuchte Entfernung zwischen Tripelspiegel und Standlinie als Quotient aus Büschelabstand (genauer Büschelabstand am Beobachtungsort plus oder minus Büschelabstand am Spiegel). und Konvergenzwinkel zwischen den Büscheln.If, as always in the following, one takes the baseline, i.e. H. the line connecting the two tufts, equally inclined - almost due to the smallness of the convergence angle perpendicular - to both tufts, this gives the distance between Crescent mirror and base line as the quotient of the tuft spacing (exact tuft spacing at Observation site plus or minus tuft spacing on the mirror). and angle of convergence between the tufts.

Die Messung der Büschelabstände kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden; insbesondere kann die Lage der Lichtquerschnitte sowohl objektiv wie subjektiv bestimmt werden. Die objektive Bestimmung (durch einen Auffangschirm ο. dgl.) kann man nur bei hinreichend großer Beleuchtungsstärke anwenden, die subjektive auch bei geringer Helligkeit. Die subjektive Messung kann sowohl mit freiem wie mit bewaffnetem Auge geschehen. Man bewegt sich in der Richtung des Büschelabstandes, oder man bewegt nur die Eintrittsöffnung· des Beobachtungsinstrumentes in dieser Richtung, und bestimmt entweder die Ränder des Lichtquerschnittes aus dem Aufleuchten des Tripelspiegels oder — bei mäßig ausgedehnter Lichtquelle — die Mitte als die Stelle maximaler Helligkeit. Eine andere Art der subjektiven Messung besteht darin, daß man die Lichtquelle durch ein optisches System mit genügender Öffnung und großer Brennweite abbildet, das Auge an den Ort des Bildes des Spiegels bringt und den Querschnitt des Lichtbüschels betrachtet.The measurement of the tuft spacing can be carried out in various ways; in particular the position of the light cross-sections can be determined both objectively and subjectively. The objective determination (through a collecting screen, etc.) can only be done with sufficient Use high illuminance, the subjective even at low brightness. The subjective measurement can be done with the naked as well as with the armed eye. One moves in the direction of the distance between the tufts, or one only moves the inlet opening of the observation instrument in this direction, and determines either the edges of the light cross-section from the illumination of the triple mirror or - with a moderately extended light source - the center as the point of maximum brightness. Another type of subjective measurement is that you can see the light source through a optical system with sufficient aperture and large focal length images the eye brings the location of the image of the mirror and looks at the cross-section of the light bundle.

Da nur die Standlinie mit der Entfernung veränderlich, nämlich ihr.proportional ist, der Konvergenzwinkel aber von der Entfernung unabhängig ist, so ist auch die Genauigkeit des neuen Meßverfahrens, wenigstens solange man nur die geometrischen Eigenschaften derSince only the baseline is variable with distance, namely you, is proportional to the But the convergence angle is independent of the distance, so is the accuracy of the new measuring method, at least as long as one only considers the geometric properties of the

Büschel betrachtet, von der Entfernung unabhängig. Considered tufts, regardless of the distance.

Wie bereits A. Beck festgestellt hat, entstehen aus einem Strahl, der auf den Schnittpunkt der drei Spiegelflächen, den »Mittelpunkt« des Tripelspiegels, fällt sechs Teilstrahlen, für deren Lage folgendes gilt. Dreht man den einfallenden Strahl um jede von drei »Drehachsen«, die durch den Spiegelmittelpunkt gehend eine mit den Winkeln des Tripelspiegels veränderliche Lage haben, in beiderlei Sinne durch einen Winkel, der ebenfalls von diesen Winkeln abhängt und »DrehungsgTÖße« heißen mag, so nimmt er die Lagen der sechs zurückkehrenden Teilstrahlen an. Jeder Drehachse entsprechen also zwei Strahlen, die symmetrisch zu der durch den einfallenden Strahl und die Drehachse gehenden Ebene liegen. Ist die Drehungsgröße klein, so liegen die beiden einer Drehachse zugehörigen Strählen mit dem einfallenden Strahl nahezu in einer Ebene, und der einfallende Strahl halbiert den Winkel zwischen den beiden Teilstrahlen: Angenähert liegen also die sechs Teilstrahlen paarweise in drei Ebenen, die sich im einfallenden Strahl schneiden, und paarweise symmetrisch zum einfallenden Strahl. Es genügt demnach, anstatt den Abstand zweier paariger Teilstrahlen den halb so großen Abstand des einen oder anderen Teilstrahles vom einfallenden Strahl zu messen.As A. Beck has already established, arise from a ray that hits the point of intersection of the three mirror surfaces, the "center" of the triple mirror, falls six partial rays, the following applies to their location. If you rotate the incident beam around each of three "Axes of rotation" which, going through the center of the mirror, have a position that changes with the angles of the triple mirror, in both senses through an angle that also depends on these angles and May be called "rotation gTÖße", it takes the positions of the six returning partial rays at. Each axis of rotation therefore corresponds to two rays that are symmetrical to the one through the incident ray and the axis of rotation going level. If the amount of rotation is small, the two beams belonging to an axis of rotation are also located the incident ray almost in one plane, and the incident ray bisects the angle between the two partial beams: so the six partial beams are approximated in pairs in three planes that intersect in the incident beam, and symmetrically in pairs to the incident beam. It is therefore sufficient instead of the distance between two paired partial beams to measure half the distance of one or the other partial beam from the incident beam.

Für einen beliebigen einfallenden Strahl, der nicht durch den Mittelpunkt des Tripelspiegeis geht, findet man die Lage der sechs Teilstrahlen auf Grund der Überlegung, daß einem einfallenden Parallelstrahlenbüschel wieder sechs austretende Parallelstrahlenbüschel entsprechen müssen. Die Richtungen der Teilstrahlen eines nicht durch den Mittelpunkt gehenden Strahles sind deshalb dieselben wie für den Mittelpunktsstrahl. Zur vollständigen Bestimmung der Lage der sechs Teilstrahlen hat man also nur noch nötig, für jeden Teilstrahl einen Punkt zu bestimmen, durch den er hindurchgehen muß. Diese sechs Punkte ergeben sich z. B., wenn man zu einem Punkt auf dem einfallenden Strahl die dem Tripelspiegel entsprechenden sechs Bildpunkte sucht. Sie lassen sich am einfachsten bestimmen, wenn man durch den Punkt auf dem einfallenden Strahl und den Spiegelmittelpunkt eine Gerade zieht und zu dieser als zu einem einfallenden Hilfsstrahl die sechs Teilstrahlen konstruiert. Die verlangten Bildpunkte liegen auf diesen Hilfsteilstrahlen in der gleichen Entfernung vom Mittelpunkt des Tripelspiegels wie der Objektpunkt.For any incident ray that does not pass through the center of the triple mirror goes, one finds the position of the six partial beams on the basis of the consideration that an incident parallel ray bundle again six emerging parallel ray bundles must comply. The directions of the partial rays one not through the center going rays are therefore the same as for the center ray. To fully determine the location of the six Partial beams you only need to determine a point for each partial beam, through which he must go. These six points result e.g. B. when you come to one Point on the incident beam the six pixels corresponding to the cube-corner mirror seeks. The easiest way to determine them is to go through the point on the incident ray and the center of the mirror draws a straight line and to this as to an incident auxiliary beam constructed the six partial beams. The required pixels lie on these sub-beams at the same distance from the center of the Triple mirror like the object point.

Die Kenntnis einer einzigen Konstanten des Tripelspiegels, z. B. eines einzigen Spiegelwinkels, genügt, um aus den Büschelbeobachtungen seine übrigen Konstanten und seine Entfernung zu bestimmen, wenn nur der Büschelabstand am Beobachtungsort groß ist geg-enüber dem Büschelabstand am Spiegel. Unter den Konstanten des Tripelspiegels sind dabei zu verstehen erstens die KonstruktionskonstanteiT, nämlich die drei Spieg'elwinkel, und zweitens drei voneinander unabhängige Orientierung'skonstanten, z. B. zwei zur Be-Stimmung der Richtung einer Spiegelkante nötige unabhängige Winkel und einer der Winkel einer anderen Kante. Neben einer solchen Spiegelkonstanten muß allerdings bekannt sein, zu welchen Drehachsen die benutzten Büschel gehören. Indes wird man durch jede über die unbedingt notwendige Zahl von Messungen hinausgehende unabhängige Messung über die Zuordnung der Büschel zu den Drehachsen unterrichtet. Da man, auch wenn alle sechs Büschel meßbar vorhanden sind, unbedingt eine Winkelgröße des Tripelspiegels kennen muß, um die Entfernung zu bestimmen, kann man, falls diese Größe eine Konstruktionskonstante ist, meistens sämtliche Konstanten dieser Art als bekannt voraussetzen. Andererseits aber kann es ein Interesse haben, mit nur einer unabhängig von der Messung bekannten Größe die Entfernung zu bestimmen, nämlich wenn diese als konstant vorausgesetzte Größe eine Orientierungskonstante des Spiegels ist, z. B. die Neigung einer seiner Drehachsen zum einfallenden Büschel.Knowing a single constant of the triple mirror, e.g. B. a single mirror angle, is sufficient to determine its other constants and its distance from the cluster observations, if only the The distance between the tufts at the observation site is large compared to the distance between the tufts at the mirror. The constants of the triple mirror are to be understood firstly as the construction constants, namely the three mirror angles and, secondly, three independent angles Orientation constants, e.g. B. two for Be-tuning the direction of a mirror edge necessary independent angles and one of the angles of another edge. In addition to such a mirror constant, however, must be known to which axes of rotation the tufts used belong. Meanwhile, one becomes through each of the absolutely necessary Number of measurements, independent measurement of the assignment of the tufts to the axes of rotation. There one, even if all six tufts are measurably present, absolutely an angle size of the triple mirror in order to determine the distance, one can, if this quantity is a construction constant, mostly all constants of this type as presuppose known. On the other hand, however, it can have an interest with only one being independent to determine the distance from the quantity known from the measurement, namely if this quantity, assumed to be constant, is an orientation constant of the mirror is e.g. B. the inclination of one of its axes of rotation to the incident tuft.

Für den an erster Stelle erwähnten Fall, daß sämtliche Konstruktionskonstanten des Tripelspiegels bekannt. sind, mag, da er verhältnismäßig einfach und zugleich praktisch wichtig ist, noch angegeben werden, wie viel und welche Messungen an den Büscheln zur Entfernungsbestimmung vorzunehmen sind. Selbstverständlich muß mindestens ein Büschelabstand gemessen werden, der direkt oder . indirekt als S.tandlinie zu dienen hat. Da die ■ Konvergenzwinkel der Büschel von der Lage des einfallenden Büschels zu den Drehachsen abhängen und diese Lage mindestens zwei Bestimmungsstücke erfordert, sind außer dem Büschelabstand mindestens noch zwei Winkel zu messen, und zwar zwei Winkel, die nur auf die gegenseitige Lage der Büschel Bezug haben, wobei jeder Winkel durch ein Streckenverhältnis ersetzt werden kann. Das Minimum von drei Messungen kann dann dreierlei Ausführungsformen annehmen. Es können nämlieh gemessen werdenFor the case mentioned in the first place that all construction constants of the Triple mirror known. are, as it is relatively simple and practical at the same time it is important to specify how much and which measurements are to be made on the tufts Distance determination are to be made. Of course, at least one tuft spacing must be measured that is direct or . indirectly serves as a line of business. Since the ■ angles of convergence of the tufts depend on the position of the incident tuft depend on the axes of rotation and this position is at least two In addition to the distance between the tufts, at least two angles are required to measure, namely two angles, which only refer to the mutual position of the tufts each angle can be replaced by an aspect ratio. The minimum of three measurements can then assume three different forms. It can namely be measured

a) drei Büschelabstände, z. B. die aller drei Büschelpaare;a) three tuft distances, e.g. B. that of all three pairs of tufts;

b) ein Büschelabstand und zwei beliebige Winkel, z. B. der Büschelabstand eines Paares und zwei Winkel zwischen den Ebenen der drei Büschelpaare;b) a tuft spacing and any two angles, e.g. B. the tuft spacing of a pair and two angles between the planes of the three pairs of tufts;

c) zwei Büschelabstände und ein beliebiger Winkel, z. B. die Büschelabstände zweierc) two tuft distances and any angle, e.g. B. the tuft spacing of two

Paare und der Winkel zwischen den Ebenen dieser beiden Büschelpaare.Pairs and the angle between the planes of these two pairs of tufts.

Da nicht sämtliche Bestimmungsstücke der relativen Lage der Büschel, sondern nur drei voneinander unabhängige zu messen sind, brauchen auch nur drei Büschel der Messungzugänglich zu sein. Da ferner nach dem oben gesagten das einfallende Büschel in der Mitte zwischen den beiden Büscheln eines Büschelpaares liegt, kann man ohne weiteres ein TeiliDÜschel durch jenes ersetzen und mit nur zwei der Messung zugänglichen, nicht dem gleichen Büschelpaar angehörigen Büscheln die Entfernung bestimmen.Since not all the determining pieces of the relative position of the tufts, but only three are to be measured independently of one another, only three tufts of measurement need to be accessible to be. Furthermore, according to what has been said above, the incident tuft in the middle between the two tufts of a pair of tufts is, you can easily a TeiliDüschel replace with that and with only two accessible for measurement, not the same Tufts belonging to a pair of tufts determine the distance.

Daß man bei Kenntnis der Zuordnung der Drehachsen zu den Büschelpaaren nur drei Büschel braucht — mit Zuhilfenahme des einfallenden Büschels bezw. des Ortes der Lichtquelle sogar nur zwei, nicht dem gleichen Paar angehörige — ist von Wert, wenn der Raum am Beobachtungsort beschränkt ist, und ferner, wenn infolge von Verschmelzung nicht sämtliche Büschel getrennt auftreten. Sind nur vier Büschel vorhanden, so ist die Unsicherheit darüber, welches Drehachsenpaar in Betracht kommt, verschwunden, denn es gibt dann überhaupt nur zwei Drehachsen. Füllt man den Tripelspiegel mit einem brechenden Mittel aus, das außerdem von einer ebenen Durchgangsfläche begrenzt ist, z. B. mit einem Glastetraeder, das ihn aber auch vollständig ersetzen kann, so bleiben die Bedingungen¹ der Entfernungsmessung nicht ganz ungeändert. Aber man hat gleichwohl bei Kenntnis der Konstruktion des Tetraeders in der Lage der austretenden Büschel genügend Bestimmungsstücke, um seine Orientierung' gegen den Beobachter zu bestimmen. Sehr einfach, und ähnlich wie im Falle des aus drei spiegelnden Ebenen zusammengesetzten Systems, des eigentlichen Tripenspiegels, gestalten sich die Bestimmungen, wenn das einfallende und die austretenden Büschel ungefähr senkrecht auf die Durchgangsfläche treffen. Die Konvergenzwinkel, die dem Tripelspiegel entsprechen würden, ändern sich dann nur im Verhältnis des Brechungsexponenten des Tetraeders.That you only need three tufts with knowledge of the assignment of the axes of rotation to the tuft pairs - with the help of the incident tufts respectively. of the location of the light source even only two, not belonging to the same pair - is of value if the space at the observation site is limited, and further if not all tufts appear separately as a result of merging. If there are only four tufts, the uncertainty about which pair of axes of rotation is to be considered has disappeared, because there are then only two axes of rotation. If you fill the cube corner with a refractive agent, which is also limited by a flat passage area, z. B. with a glass tetrahedron, which can also replace it completely, the conditions ^{1 of} the distance measurement do not remain completely unchanged. But with knowledge of the construction of the tetrahedron in the position of the emerging tufts one has enough determinants to determine its orientation towards the observer. The determinations are very simple, and similar to the case of the system composed of three reflective levels, the actual triple mirror, when the incoming and outgoing tufts meet the passage area approximately perpendicularly. The angles of convergence, which would correspond to the triple mirror, then only change in the ratio of the refraction exponent of the tetrahedron.

Die Orientierung des Tripelspiegel gegen den Beobachter wird, abweichend von der bisherigen Voraussetzung, meist nicht beliebig, sondern dem Beobachter ganz oder teilweise bekannt sein oder gar willkürlich von ihm gewählt werden können. In allen solchen Fällen wird man die Entfernungsbestimmung einfacher gestalten können. Kann der Beobachter bezw. der Tripelspiegel sich nur in einer Ebene bewegen, in der der Tripelspiegel bezw. der Beobachter sich ebenfallsThe orientation of the cube corner towards the observer is different from the previous requirement, mostly not arbitrary, but completely or to the observer be partially known or even be chosen arbitrarily by him. In all In such cases, it will be easier to determine the distance. Can the observer respectively. the corner cube only move in one plane in which the cube corner respectively the observer himself too

So befindet, so läßt sich der Konvergenzwinkel eines Büschelpaares vollständig unabhängig machen von der Lage des einfallenden Büschels zum Tripelspiegel, so daß sich die Entfernung ohne weiteres aus dem Büschelabstande dieses Paares ergibt. Es ist dies streng dann erreicht, wenn eine der Drehachsen senkrecht zu der obigen Ebene liegt. Wenn sich dann auch Spiegel und Beobachter nicht beide in der Bewegungsebene befänden, sondern das einfallende Büschel nach der einen oder anderen Seite bis zu 8° von dieser Ebene abwiche, also innerhalb eines Bereiches von i6°, so würde die Entfernung höchstens um 1 Prozent gefälscht, und zwar vergrößert erscheinen, der Maximalfehler also 0,5 Prozent betragen.' Übrigens braucht beim Tripelspiegel nicht unbedingt eine Drehachse senkrecht zur Bewegungsebene zu liegen, um die Entfernungsbestimmung einfach zu gestalten. Denn liegt sie z. B. geneigt zum Horizont, der die Bewegungsebene sein möge, so wird zwar der Konvergenzwinkel des Büschelpaares von dem; Azimut des Beobachtungsortes abhängen; seine Projektion auf den Horizont aber wird vom Azimut unabhängig und nur von der Neigung der Drehachse zum Horizont abhängig sein.This is how the angle of convergence can be found make a pair of tufts completely independent of the position of the incident tuft to the triple mirror, so that the distance can be easily derived from the tuft spacing of this Pair results. This is strictly achieved when one of the axes of rotation is perpendicular to the above level. If the mirror and the observer are not both in the plane of motion, but the incident tuft one way or the other Side deviated from this plane by up to 8 °, i.e. within a range of i6 °, the distance would be falsified by a maximum of 1 percent, and would appear to be enlarged, the maximum error is therefore 0.5 percent. ' Incidentally, needs the triple mirror not necessarily to have an axis of rotation perpendicular to the plane of movement in order to make the determination of the distance simple. Because is it z. B. inclined to the horizon, which may be the plane of movement, it will the angle of convergence of the pair of tufts from that; Depend on the azimuth of the observation site; but its projection onto the horizon becomes independent of the azimuth and only of the Inclination of the axis of rotation to the horizon.

Beim Tetraeder wird man zweckmäßig die Durchgangsfläche senkrecht zur Bewegungsebene legen.In the case of a tetrahedron, the passage area is expediently perpendicular to the plane of movement place.

Als Grenzfälle für die Lage der Drehachsen beim Tetraeder sind die beiden zu betrachten, daß eine senkrecht zur Bewegungsebene liegt bezw. daß eine in der Bewearunp'sebene liest. Liegt eine Drehachse senkrecht zur Bewegungsebene und parallel zur Durchgangsfläche, so wird beim Austritt des dieser Achse zugehörigen Büschelpaares in die Luft eine von dem Einfallswinkel abhängige Divergenzsteigerung stattfinden, und man benötigt die Neigung des einfallenden Büschels gegen die Durchgangsfläche, um die Entfernung zu bestimmen'. Wie man aber leicht findet, beträgt für einen Brechungsexponenten 1,5 innerhalb eines Bereiches von 40⁰ um den senkrechten Einfall die Unsicherheit der Messung noch nicht 4 Prozent und innerhalb eines Bereiches von 50⁰ noch nicht 6 Prozent, so daß der Maximalfehler für diese beiden Bereiche 2 bezw. 3 Prozent nicht übersteigt. Bestimmt no man durch Zuhilfenahme einer weiteren Messung näherungsweise den Winkel zwischen Durchgangsebene und einfallendem Büschel, so können diese Beträge natürlich ohne weiteres auf ein geringeres Maß herabgedrückt werden.As borderline cases for the position of the axes of rotation in the tetrahedron, the two are to be considered that one is perpendicular to the plane of motion or. that one reads in the Bewearunp's level. If an axis of rotation is perpendicular to the plane of movement and parallel to the passage area, when the pair of tufts belonging to this axis emerges into the air, an increase in divergence will take place depending on the angle of incidence, and the inclination of the incident tuft against the passage area is required to determine the distance '. As can easily be found, however, for a refraction exponent 1.5 within a range of 40 ⁰ around the perpendicular incidence, the uncertainty of the measurement is not yet 4 percent and within a range of 50 ^{0 it} is not yet 6 percent, so that the maximum error for these two Areas 2 respectively. Does not exceed 3 percent. If no one determines approximately the angle between the passage plane and the incident tuft with the aid of a further measurement, then these amounts can of course easily be reduced to a lower level.

' Liegt andererseits eine Drehachse in der Bewegungsebene, zu der die Durchgangsfläche senkrecht steht, so findet zwar eine konstante, nur von· dem Brechungsindex abhängige Divergenzsteigerung· des Büschelpaares beim Austritt in die Luft statt. Aber man muß zur Entfernungsbestimmung den Winkel zwischen dem einfallenden Büschel'' If, on the other hand, an axis of rotation lies in the plane of movement to which the passage surface is perpendicular, a constant The increase in divergence of the pair of tufts depends only on the refractive index when it escapes into the air. But in order to determine the distance, one must determine the angle between the incident tuft

und der Drehachse kennen, da der Konvergenzwinkel des betreffenden Büschelpaares (bei kleiner Drehungsgröße) dem Sinus dieses Winkels proportional ist. Würde man noch eine zweite Drehachse streng oder annähernd in die Bewegungebene legen, und würde man den Winkel der beiden Drehachsen kennen, so könnte man aus ihm, der Drehungsgröße und dem Brechungsexponenten Entfernung undand the axis of rotation, since the angle of convergence of the pair of tufts in question (with a small amount of rotation) is proportional to the sine of this angle. You still would put a second axis of rotation strictly or approximately in the plane of motion, and one would know the angle of the two axes of rotation, one could use it, the amount of rotation and the refraction exponent distance and

ίο Azimut finden. Besser — und zwar vor allem in bezug auf die Lichtstärke — ist die Kombination einer zur Bewegungsebene senkrechten und einer in ihr liegenden Drehachse. Wenn der Brechungsexponent und die Neigung der Durchgangsfläche zu der in der Bewegungsebene liegenden Drehachse bekannt sind, liefert nämlich das Verhältnis der Büschelabstände in sehr einfacher Weise den Einfallswinkel. Dabei ist es im Prinzip gleicligültig, ob die beiden Drehachsen zu demselben ober ob sie zu verschiedenen Tetraedern gehören. Gehören sie dem gleichen Tetraeder an, so hat man den Vorzug, daß für die Bestimmung der Richtung die infolge ihrer Kleinheit, schwer meßbare Drehungsgröße nicht bekannt zu sein braucht, während bei Benutzung zweier verschiedener Tetraeder das Verhältnis der Drehungsgrößen bekannt sein muß. Andererseits aber kann es wegen der Lichtstärke von Vorteil sein, zwei verschiedene Tetraeder zu benutzen, da man im Zusammenlegen der Büschelpaare weniger beschränkt ist. Handelt es sich um solche Fälle, in denen das Tetraeder jederzeit willkürlich zu dem Beobachter orientiert werden kann, indem es z. B. von einer Person getragen, wird, so kann man mit Hilfe einer Visiervorrichtung der Durchgangsfläche die einfachste Lage geben, nämlich diejenige senkrecht zum einfallenden Büschel. Es tritt dann bei geringer Drehungsgröße des Spiegels nur eine Divergenzsteigerung im Verhältnis des Brechungsexponenten des Tetraeders ein.ίο find azimuth. Better - above all in relation to the light intensity - is the combination of one perpendicular to the plane of movement and an axis of rotation lying in it. When the refraction exponent and the slope the passage area to the axis of rotation lying in the plane of movement are known, namely provides the ratio of Tuft spacing in a very simple way the angle of incidence. In principle, it is the same whether the two axes of rotation are the same or whether they are different tetrahedra belong. If they belong to the same tetrahedron, one has the advantage that for the determination the direction is the amount of rotation that is difficult to measure due to its small size need not be known while using two different tetrahedra the ratio of the twist quantities must be known. On the other hand, it can be because of the light intensity it would be advantageous to use two different tetrahedra, because one in the Merging the pairs of tufts is less restricted. Are these cases in which the tetrahedron can be arbitrarily oriented towards the observer at any time, by z. B. worn by a person, so you can with the help of a visor give the passage area the simplest position, namely the one perpendicular to the incident tuft. It then occurs at lower levels The amount of rotation of the mirror only increases the divergence in the ratio of the refraction exponent of the tetrahedron.

Bei Benutzung einer ausgedehnten Lichtes fläche, wie sie von einem Linsensystem oder einem Reflektor, ja schon von dem Krater einer größeren Bogenlampe dargeboten wird, sind die Büschel nicht scharf begrenzt, wenn auch die wirksamen Flächen des Tripelspiegels vollkommen eben sind. Vielmehr nimmt die Intensität eines jeden Teilbüschels nach dem Rande des Querschnittes zu allmählich ab.When using an extended light surface, as it is from a lens system or a reflector, even from the crater of a larger arc lamp, the tufts are not sharply delimited, even if the effective areas of the triple mirror are are perfectly flat. Rather, the intensity of each partial tuft increases according to the Edge of the cross-section too gradually.

Diese allmähliche Abnahme, die bereits aus der Annahme geradliniger Ausbreitung des Lichtes folgt, kann man, wenn sich die Lichtquelle, wie gewöhnlich der Fall sein wird, am Beobachtungsort befindet, dadurch vermeiden, daß man mit dem Spiegelsystem ein Sammelsystem verbindet, dessen Brennweite gleich der Entfernung des Spiegelsystems ist. Bei Benutzung eines Tetraeders besteht das Sammelsystem zweckmäßig mit ihm aus einem Stück, d. h. die Durchgangsfläche des Tetraeders ist schwach konvex. Man erhält dann am Beobachtungsort so viel Abbildungen der Lichtquelle als Büschel vorhanden sind. Eine solche Verbesserung des Büschelquerschnittes kann nur da angewendet werden, wo die zu messenden Entfernungen von der Brennweite wenig abweichen, also z. B. wenn der 'Tripelspiegel in Bewegung ist und der Beobachter ihm folgend gerade die Entfernung gleich der Brennweite einzuhalten sucht. Die größere Weichheit der Konturen und die wachsende Größe des Querschnittes der Büschel würde ihm dann bereits andeuten, daß er nicht die verlangte Entfernung- hat. Die Entscheidung, ob seine Entfernung zu groß oder zu klein ist, würde ihm wiederum der Büschelabstand liefern.This gradual decrease, already derived from the assumption of rectilinear expansion of the Light follows, one can, when the light source, as is usually the case is located at the observation site, avoid that one with the mirror system a collection system connects whose focal length is equal to the distance of the mirror system is. When using a tetrahedron, the collection system is expediently included him in one piece, d. H. the passage area of the tetrahedron is slightly convex. As many images of the light source as there are tufts are then obtained at the observation site are. Such an improvement in the cross-section of the tufts can only be used where the distances to be measured are differ little from the focal length, e.g. B. when the 'triple mirror is in motion and the observer following him just to keep the distance equal to the focal length seeks. The greater softness of the contours and the growing size of the cross-section the tuft would then indicate to him that he did not have the required distance. The decision as to whether its distance is too great or too small would turn to him provide the tuft spacing.

Zu der geometrischen Verbreiterung des Büschelquerschnittes kommt weiter noch seine Ausdehnung durch die von der Begrenzung der Büschelaustrittsöffnungen bewirkte Diffraktion. Diese Beugungswirkungen lassen sich durch geeignete Mittel mildern, z. B. indem man in jener Begrenzung die gerade Linie vermeidet. Man mag zu diesem Zweck die Büschelfelder auf den drei Spiegelflächen abrunden, z. B. durch Zudecken oder Mattieren ihrer Randteile.In addition to the geometric broadening of the tuft cross-section, there is still his Expansion due to the diffraction caused by the limitation of the tuft outlet openings. These diffraction effects can be mitigated by suitable means, e.g. B. by in that limitation the straight Line avoids. For this purpose one likes the tuft fields on the three mirror surfaces round off, e.g. B. by covering or matting their edge parts.

Da durch die Zerspaltung d'es eintretenden Büschels in sechs austretende die Lichtenergie ebenfalls verteilt wird, so ist es erwünscht, einige der Büschel zu vereinigen und dadurch ihre Intensität zu vermehren. Fällt eine Drehachse des Tripelspiegels mit einer anderen zusammen, so verschmelzen zwei Büschelpaare in eins und es bleiben nur noch vier Büschel übrig. Fällt auch die dritte Drehachse mit der aus der ersten und zweiten gebildeten Doppelachse zu einer dreifachen zusammen, so sind nur noch zwei Büschel vorhanden, von denen jedes durch Zusammenfallen von drei Büscheln entstanden ist. Strenges Zusammenfallen aller sechs Büschel in eins entspricht dem Übergang des Tripelspiegels in einen Zentralspiegel und macht das vorliegende Verfahren der Entfernungsmessung' unanwendbar, nicht aber annähern- no des Zusammenfallen, z. B. Ineinandergreifen der Büschelquerschnitte am Beobachtungsort. Die drei brauchbaren, Fälle, daß man sechs, vier, zwei Büschel (drei, zwei, eine Drehachsen) hat, beruhen auf der Konstruktion des Tripelspiegels mit null, eins, zwei rechten Winkeln.Since the splitting of the incoming tuft into six exiting tufts is the light energy is also distributed, it is desirable to unite some of the tufts and thereby to increase their intensity. One axis of rotation of the triple mirror coincides with another together, two pairs of tufts merge into one and only four remain Tufts left. The third axis of rotation also coincides with that formed from the first and second Double axis to a threefold, so there are only two tufts left, each of which was created by the collapse of three tufts. The strict coincidence of all six tufts into one corresponds to the transition of the triple mirror into a central mirror and makes the present method of distance measurement ' inapplicable, but not close to the coincidence, z. B. Interlocking the tuft cross-sections at the observation site. The three useful, cases that you have six, has four, two tufts (three, two, one axis of rotation) are based on the design of the triple mirror with zero, one, two right angles.

Ist nur ein Winkel ein rechter, sind also zwei Drehachsen, eine einfache und eine Doppelachse, vorhanden, so hängt es von den beiden übrigen Winkeln ab, wie diese Drehachsen zueinander liegen. Da die Drehungsgröße von derselben Größenordnung ist wie der Überschuß des größten Winkels über 90⁰,If only one angle is right, i.e. if there are two axes of rotation, a single and a double axis, it depends on the other two angles how these axes of rotation are to one another. Since the amount of twist is of the same order of magnitude as the excess of the largest angle over 90 ⁰ ,

~ und da meistens ein geringer Betrag der Drehungsgröße erwünscht ist, sollen im folgenden die beiden Winkel wenig von 90⁰ verschieden vorausgesetzt werden. Die beiden Achsen liegen dann näherungsweise in der dem rechten Winkel gegenüberliegenden Spiegelebene. Die beiden Grenzfälle bestehen darin⁷, daß die beiden Drehachsen mit einer Spiegelkante zusammenfallen, also eine dreifache Achse vorhanden ist, und andererseits, daß sie einen rechten Winkel miteinander bilden und dabei gegen die Spiegelkante gleiche, aber entgegengesetzte Neigung haben. Sind die Winkel beide größer oder, beide kleiner als 90⁰, so liegt die Doppelachse außerhalb des Spiegels. Ist der eine größer, der andere kleiner als 90°, so liegt die Doppelachse innerhalb.~ And since usually a small amount of rotation is desired size, in the following, the two angles should be provided slightly different from 90 ^0th The two axes then lie approximately in the mirror plane opposite the right angle. The two limiting cases are to ^{7 characterized} in that the two axes of rotation coincide with a mirror edge, so a three-fold axis is present, and on the other hand, that they form a right angle with each other, thereby same against the mirror edge, but have opposite inclination. If the angles are both larger or both smaller than 90 ^° , the double axis lies outside the mirror. If one is larger and the other smaller than 90 °, the double axis is within.

Bei senkrechter Lage der beiden Drehachsen zueinander gestaltet sich die Entfernungsmessung besonders einfach. Legt man diejenige (einfache oder Doppel-)Drehachse, die außerhab des Spiegels liegt, senkrecht zur Bewegungsebene, so liegt die andere in der letzteren; die der ersteren entsprechenden Büschel geben beim Tripelspiegel unmittelbar die Entfernung, beim Tetraeder, wie oben erwähnt, in einfacher Verbindung mit denen der anderen Drehachse.The distance measurement takes place when the two axes of rotation are perpendicular to one another particularly easy. If you place the (single or double) axis of rotation, which is outside the mirror, perpendicular to the plane of movement, the other is in the the latter; the tufts corresponding to the former give directly to the cube-corner mirror the distance, in the case of the tetrahedron, as mentioned above, in simple connection with those the other axis of rotation.

Hat das Spiegelsystem eine dreifache Achse und liefert dementsprechend nur zwei Büschel, so wird man die Spiegelkante, die die Drehachse bildet, um. möglichste Helligkeit zu erzielen, so legen, daß die durch den Spiegelmittelpunkt gehende Würfeldiagonale in die Bewegungsebene fällt.If the mirror system has a threefold axis and accordingly only delivers two tufts, so one becomes the mirror edge, which forms the axis of rotation, around. to achieve the greatest possible brightness, Lay so that the diagonal of the cube, which passes through the center of the mirror, falls into the plane of movement.

Hat man ein Tetraeder mit dreifacher Drehachse, so legt man am einfachsten die. Durchgangsfläche senkrecht zur Bewegungsebene und auch zur Projektion der die Drehachse bildenden Kante auf diese Ebene. Bei dieser Anordnung ist die Entfernung des Tetraeders und der Winkel, den das einfallende Büschel mit der Durchgangsfläche bildet, leicht aus zwei gemessenen Größen, z. B. dem Büschelabstand und der Neigung zwischen Büschelebene und Bewegungsebene, zu bestimmen. Solange das einfallende Büschel ungefähr senkrecht auf die Durchgangsfläche trifft, genügt wiederum näherungsweise eine der Messungen, nämlich der Büschelabstand oder seine Projektion auf die Bewegungsebene.
Aus dem bisherigen geht hervor, daß im all-If you have a tetrahedron with a threefold axis of rotation, the easiest way to put it is. Passage area perpendicular to the plane of movement and also to the projection of the edge forming the axis of rotation onto this plane. With this arrangement, the distance of the tetrahedron and the angle that the incident tuft forms with the passage area can easily be derived from two measured quantities, e.g. B. the tuft spacing and the inclination between the tuft plane and plane of motion to determine. As long as the incident tuft hits the passage area approximately perpendicularly, one of the measurements is again approximately sufficient, namely the tuft spacing or its projection onto the plane of movement.
From what has been said so far it follows that in general

_r gemeinen aus den Messungen, die erforderlieh sind, um die Entfernung des Tripelspiegel zu bestimmen, auch noch seine Orientierung gegen den Beobachter festgestellt werden kann. So läßt sich mit der Entfernungsbestimmung eine Richtungsbestimmung verbinden. Ist der Standort des Tripelspiegeis und seine absolute Orientierung bekannt, so ergibt sich aus solcher doppelten Bestimmung ohne Hilfe des Kompasses die Lage des Beobachtungsortes. Umgekehrt kann man unter denselben Voraussetzungen die Orientierung des Tripelspiegel gegen den Beobachter unter Benutzung des Kompasses gewinnen und aus ihr und den an Zahl entsprechend verminderten Büschelbeobachtungen die Entfernung des Tripelspiegel bestimmen. _In general, from the measurements that are required to determine the distance of the cube corner, its orientation towards the observer can also be determined. A determination of the direction can thus be combined with the determination of the distance. If the location of the triple mirror and its absolute orientation is known, then the position of the observation site results from such double determination without the aid of the compass. Conversely, under the same conditions, one can obtain the orientation of the triple mirror with respect to the observer using the compass and determine the distance of the triple mirror from this and the correspondingly reduced number of cluster observations.

Claims

Patent Claims:

1. Method for measuring distances with cube-corner mirrors at the target, thereby characterized in that a triple mirror (or a corresponding tetrahedron) is used that is not a central mirror, this cube-corner mirror sends light from the direction in which the observation site 'lies, and in this place at least a distance between the returning Partial tufts or between these and the incident tuft measures what from bezw in connection with one or more constants of the triple mirror. Tetrahedron whose removal results.

2. Triple mirror or tetrahedron for carrying out the method according to claim i, characterized in that a right one of the three mirror angles is or two are right, so that two respectively. all three pairs of tufts coincide.

3. Embodiment of the method according to claim 1, characterized in that that the triple mirror or the tetrahedron is arranged so that an axis of rotation is perpendicular to the plane of movement and thereby a pair of tufts lies in this plane.

4. Triple mirror or tetrahedron for carrying out the method according to claim I, characterized in that the exit openings are formed by the rounded delimitation of the effective mirror surfaces the tufts are rounded.

5. triple mirror or tetrahedron for performing the method according to claim I, characterized in that a converging lens or the tetrahedron is connected upstream is equipped with a convex passage surface.