DE250395C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

, - M 250395 KLASSE 42 c. GRUPPE

Firma CARL ZEISS in JENA.

einander nähert.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. August 1911 ab.

Durch die Erfindung wird eine gewisse Gattung von Entfernungsmessern um eine neue, vorteilhafte Art bereichert. Die Merkmale dieser bekannten Gattung sind folgende: In dem vorderen Teil des Entfernungsmessers ist ein Spiegelsystem so angeordnet, daß es die beiden Achsenstrahlen, die parallel-gerichtet mit einem Abstand in der Visierebene, der gleich dem Standlinienmaß ist, in den

ίο Entfernungsmesser eintreten, in ebendieser Ebene unter möglichster Erhaltung ihres Parallelismus einander nähert. Ferner ist, um für die Messung den etwaigen Spiegelungsfehler (d. h. den kleinen Winkel, den die par- allel in den Entfernungsmesser eingetretenen Achsenstrahlen nach der Einwirkung des Spiegelsystems auf sie oder auf einen von ihnen miteinander in der Visierebene bilden)

. unschädlich zu machen, eine Einrichtung vorhanden, um dem Spiegelsystem eine zweite Anordnung zu geben, bei der der Spiegelungsfehler denselben Wert hat wie bei der ersten.

Diese Gattung von Entfernungsmessern ist aus der Patentschrift 221181 in vier Formen bekannt geworden, die dort in Fig. 1 und 2, . Fig. 15 und 16, Fig. 21 und 22 und Fig. 23 und 24 dargestellt sind. Bei der ersten, dritten und vierten Form ändert das Spiegelsystem die Lage beider Achsenstrahlen, bei der zweiten nur die Lage des einen. Der Entfernungsmesser in allen vier Formen kann bei beiden Anordnungen des Spiegelsystems zur Messung dienen. Beim Wechsel der beiden Anordnungen kehrt sich der Sinn (das Vorzeichen) des Spiegelungsfehlers um: wurde vorher Konvergenz der ursprünglich parallelen Achsens.trahlen hervorgebracht, so werden sie jetzt in demselben Maße divergent gemacht, und umgekehrt. Es muß deshalb, wenn man vor und nach diesem Wechsel den Entfernungsmesser mittels der Meßvorrichtung auf ein und dasselbe Objekt einstellt, die Entfernungsanzeige in beiden Fällen verschieden ausfallen, solange der Spiegelurigsfehler von Null abweicht. Man hat nun, um die Entfernung eines Objekts richtig zu messen, den Entfernungsmesser zweimal einzustellen, einmal bei der einen, das andere Mal bei der andern Anordnung des Spiegelsystems, und aus den beiden entgegengesetzt falschen Ergebnissen dieser Doppelmessung den richtigen Zwischenwert zu bestimmen (Patentschrift 221181, S. 6, Z. 86 bis 99). Diesem umständlichen Verfahren kann man nur dadurch ausweichen, daß man — wie bei der erwähnten vierten Form geschehen ist — das Spiegelsystem mit einem' Kompensator ausstattet, der den jeweiligen Spiegelungsfehler, der während einer Reihe von Messungen als unveränderlich gelten kann, vor Beginn dieser Messungen auf Null zu bringen erlaubt (Patentschrift 221181, S. 6, Z. 64 bis 85).

Der Entfernungsmesser nach vorliegender Erfindung erfordert keine Doppelmessungen mit zwischengängiger Neuanordnung des Spie-

gelsystems, noch ist mit seinem Spiegelsystem ein Kompensator verbunden, der den Zweck hat, den Spiegelungsfehler auf Null zu bringen. Von den beiden Anordnungen seines Spiegelsystems dient die eine nur der Messung, die andere nur der Justierung. An das Merkmal der bekannten Gattung, daß der Spiegelungsfehler bei beiden Anordnungen des Systems denselben absoluten Wert hat, knüpft

ίο sich bei der neuen Art das andere Merkmal, daß dieser Fehler bei beiden Anordnungen dasselbe Vorzeichen hat. Ferner haben bei der Justier an Ordnung des Spiegelsystems die beiden Achsenstrahlen beim Eintritt in den Entfernungsmesser in der Visierebene den Abstand Null. Als Justierobjekt dient ein ferner Gegenstand, dessen Entfernung nicht bekannt zu sein braucht, oder das von einem Kollimator entworfene, ferne, virtuelle Bild einer Marke. Die beiden Bilder dieses Justierobjekts werden mittels der Meß vorrichtung eingestellt, als ob seine Entfernung gemessen werden sollte. Darauf wird an der Anzeigevorrichtung die gegenseitige Lage der Skala und des Zeigers so berichtigt, daß die Entfernung Unendlich angezeigt wird. Damit ist die Justierung vollendet. Der Entfernungsmesser liefert, nachdem man die Meßanordnung des Spiegelsystems hergestellt hat, richtige Messungen. Der Grund ist leicht ersichtlich ; ist beim Messen das Objekt unendlich fern, so liegen wie bei der Justieranordnung des Spiegelsystems die beiden Visierlinien parallel, und die Anzeigevorrichtung muß nach Einstellung der Bilder wie beim Schluß der Justierung Unendlich anzeigen, weil sich nach obigen Ausführungen Wert und Vorzeichen des Spiegelungsfehlers durch den Wechsel in der Anordnung des Spiegelsystems nicht geändert haben.

Das Spiegelsystem setzt sich in der Regel aus einer geraden Anzahl von Gliedern zusammen. Ein einzelnes Glied mag mehrere ebene Spiegelflächen umfassen. Im allgemeinen wird sich beim Wechsel der Anordnung des Spiegelsystems auch die gegenseitige Lage der Glieder ändern. Damit es möglich ist, trotzdem bei diesem Wechsel den Wert des Spiegelungsfehlers unverändert zu erhalten, müssen die Glieder des Spiegelsystems wenigstens zum Teil die Eigenschaft fester Ablenkung haben, wie sie z. B. bei Winkelspiegelprismen vorhanden ist. Es gibt aber einen Sonderfall, wo die Glieder paarweise ihre gegenseitige Lage behalten und deshalb nicht mehr einzeln die Eigenschaft fester Ablenkung zu haben brauchen, sondern als einfache Spiegel oder Spiegelprismen ausgeführt werden können. Dieser Fall tritt ein, wenn bei der Justieranordnung des Spiegelsystems die Richtung der eintretenden Achsenstrahlen (vom Abstand Null) der Richtung derselben Strahlen bei der Meßanordnung parallel ist, und wenn außerdem bei der Meßanordnung das Spiegelsystem .die beiden Achsenstrahlen so einander nähert, daß ihr Abstand gerade halb so groß wird wie beim Eintritt in den Entfernungsmesser (wie das Standlinienmaß).

Der Spiegelungsfehler kann als Differenz R — L dargestellt werden, wenn man unter R die algebraische Summe aller Ablenkungen versteht, die der durch das rechte Objektiv gehende Achsenstrahl durch das Spiegelsystem erfährt, unter L die entsprechende Summe für den durch das linke Objektiv gehenden Achsenstrahl. Die Ablenkungen im Sinne des Uhrzeigers mögen als positiv gerechnet werden.

Die schematischen Fig. 1 bis 28 zeigen eine Anzahl Grundformen des der Erfindung entsprechenden Entfernungsmessers zuerst in der Meßanordnung, dann in einer oder mehreren Justieranordnungen. Die Standlinie B ist wagerecht angenommen worden. Die Figuren sind Grundrisse.

In den Fig. 1 bis 3 sind zunächst drei Formen des Entfernungsmessers in Meßanordnung dargestellt. Hinter dem rechten der beiden Objektive α ist die Meßvorrichtung durch ein in Richtung der Objektivachse verschiebliches brechendes Prisma b angedeutet. Das Spiegelsystem ist aus zwei Gliedern zusammengesetzt. Beide Glieder sind als Winkelspiegelprismen· ι und 2 von Pentagonalform ausgebildet. Das Prisma ι hat die feste Ablenkung U₁, das Prisma 2 diejenige M₂. Das dargestellte (vordere) Spiegelsystem braucht nicht das einzige Spiegelsystem des Entfernungsmessers zu sein, kommt aber für die vorliegende Erfindung allein in Betracht. Die Objektive α können auch dicht nebeneinander oder übereinander angeordnet und in beiden Fällen zu einem einzigen Objektiv verschmolzen sein. Der Entfernungsmesser mag nach Belieben beide Bilder in einem einzigen Okular zeigen, z. B. ein Scheideprismeneritfernungsmesser sein, oder für jedes der beiden Bilder ein besonderes Okular besitzen, z. B. ein stereoskopischer Entfernungsmesser sein. Im letztgenannten Fall ist bei der Form nach Fig. 3 mit dem rechten Objektiv (das den ursprünglich linken Achsenstrahl aufnimmt) das linke Okular, mit dem linken Objektiv (das den ursprünglich rechten Achsenstrahl aufnimmt) das rechte Okular zu verbinden ■— etwa durch sich kreuzende Prismenumkehrsysteme —, weil sonst das Raumbild pseudoskopisch sein und dadurch das Messen erschwert werden würde.

Der Spiegelungsfehler bestimmt sich bei den

drei Entfernungsmessern nach Fig. ι bis 3 folgendermaßen. In Fig. ι ist R = M₁ und L = M₂, der Fehler R — L = U₁ ■— U₂. In Fig. 2 ist R = U₁ ^v— M₂, L = O, der Fehler R — X = U₁ — M₂. In Fig. 3 ist R = O, L = U₂-— U₁, der Fehler R — X = M₁ — U₂. Der Fehler hat also bei diesen drei Entfernungsmesserformen dieselbe Zusammensetzung. In den vier Fig. 4 bis 7 sind vier Justieranordnungen nach der Erfindung dargestellt, deren jede bei jedem der drei Entfernungsmesser nach Fig· 1 bis 3 benutzt werden kann, so daß zwölf verschiedene Ausführungsformen entstehen. In Fig. 4 und 5 müssen und in Fig. 6 und 7 können die beiden Spiegelprismen verschieden hoch angeordnet sein. Soweit die Achsenstrahlen übereinanderliegen, sind sie durch einen dickeren Strich ausgezeichnet. Es ist leicht zu ersehen, daß bei allen vier Anordnungen der Spiegelungsfehler R — X wieder U₁ — U₂ ist. In Fig. 4 ist R = U₁, L — U₂. In Fig. 5 ist R = ■— U₂, L = — U₁. In Fig. 6 ist R = O, L = M₂ ■— U₁. In Fig. 7 ist R = — M₂-J-M₁, L — O.

Fig. 8 zeigt eine vierte Entfernungsmesserform in Meßanordnung. Das. Spiegelsystem nach der Erfindung besteht wieder aus zwei Pentagonalprismen 1 und 2. Die von ihm einander genäherten Achsenstrahlen treffen zunächst auf ein zweites Spiegelsystem c, d und gehen dann erst durch die Objektive a. Hier ist R = U₁ -J- M₂, X = O, R — L = U₁ -J- M₂. In Fig. 9 sind die beiden Justieranordnungen des Entfernungsmessers nach Fig. 8 vereinigt dargestellt. Es entsteht nämlich, wie durch die eingeklammerten Ziffern angedeutet worden ist, durch Vertauschen der Prismen 1 und 2 eine zweite, gleichwertige Anordnung. Ein Loch im Spiegel d deutet an, daß dieser Spiegel auf den zum linken Objektiv gehörigen Achsenstrahl nicht einwirkt. Bei beiden Justieranordnungen ist R = O, bei der einen X = — U₁-— M₂, bei der andern L = — M₂ ■— M₁ und bei beiden R — L=U₁ -\- u₂, was mit dem Fehler bei der Meßanordnung übereinstimmt.

In Fig. 10 und 11 sind noch zwei Entfernungsmesserformen in Meßanordnung dargestellt. Die Spiegelsysteme sind viergliedrig ·. und können durch Verdoppelung der Spiegelsysteme aus Fig. 2 bzw. 3 entstanden gedacht werden. Für Fig. 11 gilt deshalb auch die bei Fig. 3 gemachte Bemerkung über die Vermeidung des pseudoskopischen Effekts bei der Ausbildung dieser Grundformen als stereoskopischen Entfernungsmesser. In Fig. 10 ist R = U₁ —M₂, L = - M₃ -J- M₄, also R-— L = M₁ — u₂ + M₃-— M₄. In Fig. 11 ist R = ■— M₄-J- M₃, L ==■ u₂-— M₁ und wiederum R — L = M₁ —■ M₂ + M₃ — M₄.

Die Fig. 12 bis 15 zeigen vier Beispiele von Justieranordnungen für die beiden Entfernungsmesser nach Fig. 10 und 11. Jedes Beispiel läßt noch mehr oder weniger Vertauschungen der Glieder zu, ohne daß die Bedingung R — L = U₁-— M₂ -f- M₃ ·— M₄ verletzt wird. Daß in den vier Beispielen bei der gezeichneten Gliederfolge diese Gleichung' erfüllt ist, ergibt sich aus Folgendem. In Fig. 12 ist R = — M₄-J-M₃, L=-- — M₁-J- M₂. In Fig. 13 ist 12 = — M₄ -J- u_s, L = -J- M₂ —

In

Fig. 14 ist R = O, X = 4- M₄ — M₃-J-M₂ — M₁. In Fig. 15 ist R = — M₄, X = + M₂ — M₁ — M₃.

Der Entfernungsmesser, den Fig. 16 in Meßanordnung darstellt, weist ein viergliedriges Spiegelsystem auf, das aus den beiden Systemen nach Fig. 2 und 8 zusammengesetzt ist. Es ist R = M₁ -J- M₂, L = -— M₃-J- M₄, der Fehler R —■ X = M₁ -f M₂ -J- M₃ — M₄. .

Fig. 17 zeigt eine Justieranordnung für den Entfernungsmesser nach Fig. 16. Es ist R = O, L-=- ■— u_z-\- u^ — M₂ — M₁, R-— X = M₁ -J- M₂ -J-M₃- M₄.

In den Fig. 18 bis 28 sind aus den bisher erläuterten Beispielen einige mit der Abänderung wiederholt, daß die Glieder paarweise starr verbunden und als einfache Spiegelprismen ausgeführt sind. Es sind Sonderfälle der oben erläuterten Art. Der Spiegelungsfehler kann in der bisherigen Weise festgestellt werden. Die Ablenkungswinkel der einzelnen Glieder sind zwar nicht mehr unveränderlich, in die Gleichungen tritt aber jedes Gliederpaar nur mit der algebraischen Summe seiner Ablenkungen ein, und dieser Wert ist unverander lieh.

Fig. 18 zeigt in Meßanordnung die Abänderung des Entfernungsmessers nach Fig. 2. Die Bezeichnung der Prismen ist dieselbe geblieben, nur sind römische Ziffern statt der arabischen gewählt worden. Mit dieser Abweichung gelten die Gleichungen für R₁L und den Fehler R — X, die zu Fig. 2 gegeben wurden.

Fig. 19 und 20 zeigen zwei Justieranordnungen des Entfernungsmessers nach Fig. 18. Sie entsprechen den Justier anordnungen nach Fig. 6 bzw. 7. Es gelten deshalb auch wieder die für diese beiden Figuren gegebenen Gleichungen.

In Fig. 21 findet sich der Entfernungsmesser nach Fig. 8 in entsprechender Abänderung wiederholt. Fig. 22 zeigt die beiden zugehörigen Justieranordnungen, die den beiden in Fig. 9 enthaltenen Anordnungen ent- sprechen.

Fig. 23 ist die abgeänderte Wiederholung des Entfernungsmessers nach Fig. 10. Fig. 24 und 25 zeigen diesen abgeänderten Entfernungsmesser in zwei verschiedenen Justier-

anordnungen, von denen die erste der Fig. 13, die zweite der Fig. 14 entspricht.

Schließlich ist in Fig. 26 die Abänderung der Fig. 16 gezeichnet. Von den zugehörigen Justieranordnungen Fig. 27 und 28 entspricht die erste der Fig. 17. Daß die zweite sich hinsichtlich der Größe und des Vorzeichens des Spiegelungsfehlers nicht von der ersten unterscheidet, geht daraus hervor, daß in beiden Figuren R = O, in Fig. 27 L = — u_nl -j- u_lv — U_n — U₁ und in Fig. 28 L = — U₁

VV

— U_n -+■ U

■iv

VII

ist.

Die Gliederpaare mit zwei parallelen Spiegelflächen, die in Fig. iS und 23 sowie als das Paar III, IV in Fig. 26 angewandt sind, bieten bekanntlich den Vorteil, gar keiner Justierung zu bedürfen, weil sie jeden Strahl sich selbst parallel austreten lassen. Dieselbe Eigenschaft kommt, wie ebenfalls bekannt ist, auch dem sogenannten Zentralspiegel zu, bei dem drei Spiegelflächen mit denselben gegenseitigen Neigungen angeordnet sind wie die drei Flächen einer Würfelecke. Zu einem solchen Zentralspiegel kann man aber das Gliederpaar I, II in Fig. 21 und 26 machen, wenn man die eine seiner Flächen durch eine Dachfläche mit in der Hauptspiegelungsebene liegender Kante ersetzt. Man wird im allgemeinen die Wirkung dieser Abänderung auf die Lage des einen Bildes dadurch ausgleichen können, daß man an anderer Stelle des Entfernungsmessers eine Dachfläche durch eine einfache Spiegelfläche oder nochmals eine einfache Fläche durch eine Dachfläche ersetzt.

Von mechanischen Einrichtungen, die sich anwenden lassen, um das Spiegelsystem aus der Meßanordnung in die Justieranordnung und umgekehrt überzuführen, ist in den Fig. 29 bis 33 ein Beispiel dargestellt. Es ist der Entfernungsmesser nach Fig. 18 mit der Justieranordnung nach Fig. 19 zugrunde gelegt. Fig. 29 zeigt die Meßanordnung in einem wagerechten Schnitt, der so, wie Fig. 31 andeutet, abgesetzt ist. Fig. 30 zeigt die Justieranordnung in einem wagerechten Schnitt mit dem in den Fig. 32 und 33 angegebenen Absatz. Die Fig. 31 bis 33 zeigen Querschnitte, die an den in Fig. 29 und 30 angegebenen Stellen durch den Entfernungsmesser geführt sind.

Als Objektivprismensystem ist links ein Pentagonalprisma c, rechts eine Zusammenstellung von zwei Prismen c°, c¹ verwendet, von denen das untere c° ein einfach, das obere c¹ ein doppelt spiegelndes ist. Diese Objektivprismen machen in Verbindung mit einem Scheideprismensystem e¹, e² von bekannter Anordnung das Instrument zu einem Koinzidenzentfernungsmesser im engern Sinne dieses Wortes. Zur Betrachtung seiner beiden aufrechten Bilder dient das Okular f (Fig. 33). Das Spiegelsystem I, II ist in einem Rohr g gefaßt, das in einem besonderen Gehäuse h um seine Achse drehbar gelagert ist. Die Drehung ist durch einen Schlitz g° und einen Stift h° auf i8o° beschränkt. Die Richtung des Handgriffes g¹ läßt die jeweilige Winkelstellung des Fassungsrohres g erkennen. Das Gehäuse h des Spiegelsystems ist mit dem Hauptgehäuse i des Entfernungsmessers durch die Stutzen h¹, i¹ drehbar verbunden. Auch diese Drehung ist auf i8o° beschränkt, wozu einerseits die geneigten Stirnflächen der Stutzen h², i² nebst dem durchlochten Anschlag i³ und dem Stift h³ und anderseits die Anschläge ä⁴ und i⁴· zusammenwirken. In der Meßanordnung (Fig. 29 und 31) liegt das Gliederpaar I, II des Spiegelsystems in Höhe des Objektivprismas c° und übermittelt diesem den zum rechten Objektiv α gehörigen Achsenstrahl. Der Übergang zur Justieranordnung (Fig. 30, 32 und 33) wird dadurch vollzogen, daß man sowohl das Fassungsrohr g gegen sein Gehäuse h als auch dieses Gehäuse gegen das Hauptgehäuse i um i8o° dreht. Von den beiden Achsenstrahlen geht dann der zum linken Objektiv gehörige durch das Gliederpaar II, I, während der zum rechten Objektiv gehörige, an dem Glied II unterhalb vorbeigehend, unmittelbar in das Objektivprisma c^u eintritt.

Es ist ein bemerkenswerter Vorteil, daß der Entfernungsmesser in der Justieranordnung eine geringere Ausdehnung hat als in der Meßanordnung. Man wird ihn also in der Justieranordnung transportieren. Er befindet sich dann bei der Wiederaufstellung schon in derjenigen Anordnung, die man ihm sonst geben müßte, um die nach dem Transport erforderliche Justierung vorzunehmen.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Entfernungsmesser mit einem Spiegelsystem, das die beiden Achsenstrahlen, die mit einem Abstand in der Visierebene gleich dem Standlinienmaß in den Entfernungsmesser eintreten, einander nähert, und mit einer Einrichtung, um diesem Spiegelsystem, zwecks Unschädlichmachung des etwaigen Spiegelungsfehlers für die Messung, eine zweite Anordnung mit demselben absoluten Wert des Spiegelungsfehlers zu geben, dadurch gek ennzeichnet, daß bei dieser zweiten Anordnung der Spiegelungsfehler dasselbe Vorzeichen hat wie bei der ersten und der Abstand der beiden eintretenden Achsenstrahlen in der Visierebene Null ist, so daß bei dieser zweiten Anordnung der Entfernungsmesser mit Hilfe eines Objekts von nicht zu klei- iao

   ner, sonst beliebiger Entfernung oder unter Anwendung eines Kollimators dadurch justiert werden kann, daß man die Bilder wie beim Messen einstellt und darauf die Anzeige auf Unendlich berichtigt.
2. 2. Entfernungsmesser nach Anspruch i, bei dem in der Justieranordnung des Spiegelsystems die Richtung der eintretenden Achsenstrahlen parallel ist der Richtung der in der Meßanordnung eintretenden Achsenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelsystem in seiner Meßanordnung die beiden Achsenstrahlen um das halbe Standlinienmaß einander nähert, so daß die Glieder des Systems paarweise starr verbunden sein können und nicht mehr einzeln die Eigenschaft fester Ablenkung zu haben brauchen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.