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Apparatur zur Herstellung optischer Instrumente. Für diese Anmeldung
ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni igi i die Priorität auf Grund der Anmeldungen
in England vom 3. November 192i und 2. September 1922 beansprucht. Die vorliegende
Erfindung geht von dem Gedanken aus, den Elementarunterricht in Zeichnung, Konstruktion
und Lehre von Eigenschaften und Gebrauch optischer Instrumente zu erleichtern und
vor allem eine möglichst billige Beschaffung entsprechender Apparate zu ermöglichen.
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Bisher wurde dieses Gebiet in der Erziehung vielfach sehr vernachlässigt,
und zwar hauptsächlich infolge der großen Kosten, die die Beschaffung der einfachsten
Apparate verursacht.
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Es ist nun der Grundgedanke der vorliegenden Erfindu-g, daß aus einzelnen
normalisierten Teilen die verschiedenartigsten Instrumente zusammengebaut werden
können, wodurch einem Schüler, der dieses selbst auszuführen vermag, das Verständnis
für die von ihm gebauten Instrumente, wie z. B. Mikroskop, Fernrohr, Sextant usw.,
wesentlich größer wird.
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Natürlich wurden schon immer verschiedene optische Instrumente aus
einzelnen Teilen zusammengesetzt, z. B. an den bekannten optischen Bänken für den
Unterricht.
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Diese einzelnen Teile ließen sich aber nicht ohne weiteres zur Umgestaltung
des einen optischen Instrumentes in ein anderes verwenden.
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Im Gegensatz hierzu ermöglicht die vorliegende Erfindung durch das
einfache Zusammensetzen und Wiederauseinandernehmen und Austauschen einzelner Teile
die Umwandlung des einen Instrumentes in ein anderes. Ihr pädagogischer Wert liegt
klar auf der Hand.
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Auch ist die vorliegende Erfindung für jemand, der gelegentlich einmal
ein Mikroskop und dann gelegentlich z. B. einmal ein Fernrohr benötigt, von großem
Vorteil, da er sich das zweite oder dritte Instrument ohne neue Kosten aus dem ersten
herstellen kann.
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Es ist auch ohne weiteres 'klar, daß die Massenfabrikation solcher
Konstruktionselemente zu großer Ersparnis bei der Be-:chaffung dieser Instrumente
führt. Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die Zeichnungen.
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Abb. i ist die Vorder- und Seitenansicht eines röhrenförmigen Scheidenelementes,
Abb. 2 ist eine Plankonvexlinse im Schnitt und Aufriß, Abb. 3 bis 7 einschließlich
zeigen im Schnitt verschiedene Formen von Okularen und Vergrößerungsgläsern. Abb.
8 zeigt im Grundriß und von der Seite in 2/3 natürlicher Größe ein Mikroskop mit
verstellbarer Achse. Abb. 9 zeigt den Grundriß der Blende eines Dunkelfeldapparates.
Abb. io zeigt die Anbringung des Schlittens mittels eines Tragstückes am Drehscheibenelement.
Abb. i i stellt ein Fernrohr im Schnitt dar, Abb. 12 ein Periskop gleichfalls im
Schnitt. Abb. 13 zeigt einen Sextant in % der natürlichen Größe, Abb. 14 einen Spektralapparat
in 2,l3 der natürlichen Größe im Grundriß und teilweise im Schnitt, Abb. 15 zeigt
einen Heliograph in 2/3 der natürlichen Größe im Grundriß und Aufriß, teilweise
geschnitten, und Abb. 16 ein Doppelfernrohr in 2(3 der natürlichen Größe in Ansicht.
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Abb. i .ist die Vorder- und Seitenansicht eines röhrenförmigen Scheidenelementes
i.aus Blech, dessen eine Kante 2 dicht die andere Kante 3 überlappt, so daß kein
Licht in das Innere dringen kann. Am besten vereinigt man diese Kanten z. B. durch
Schweißen etwa auf dem mittleren Drittel des ganzen Rohres, während die anderen
Teile unverbunden bleiben, damit -das Element i genügend elastisch ist. Dem inneren
Durchmesser dieses Rohrdrittels gibt man eine Toleranz, die gegenüber der normalen
Größe (gewöhnlich 21/2 cm) positiv ist; da aber die Enden frei sind, werfen sie
sich etwas und halten so durch Reibung andere Teile, die aus-,vechselbar eingesetzt
werden können.
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Abb.2 zeigt eine einzelne Plankonvexlinse 4 im Schnitt und Aufriß
und deren Befestigung. Die Linse 4 wird zwischen zwei Hetallringe 5 und 6 eingeschlossen
mit ineinander passenden zylindrischen Teilen. Diese Ringe werden hauptsächlich
dadurch zusammengehalten, daß die Ränder der äußeren
Hülse 5, z.
B. an drei gleich weit voneinander entfernten Stellen 7, 8, 9, nach innen gebogen
sind.
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Abb.3 ist ein siebenmal vergrößerndes Ramsdenokular, das mit Fadenkreuzen
versehen ist. Das Okular ist zusammengesetzt aus zwei Linsen d., die in das Gehäuse
io gebracht werden und durch das Sperrstück ii, (las ein Blechrohr mit offener,
federnder Fuge ist, in bestimmtem Abstand gehalten werden. Diese Teile q., 1o, ii
werden in (las Okulargehäuse 12 gebracht, das ein Widerlager 13 besitzt. Das Okulargehäuse
12 ist so ausgebildet, daß es in das Scheidenelement i eingesetzt werden kann. Außerdem
sind die Teile .l, i o, i i am anderen Ende in ein zweites Gehäuse 14 eingesetzt,
in das ein Fadenkreuz eingezogen ist. Das Gehäuse 14. besitzt drei Haltestücke 14',
das Gehäuse io ebensolche io' (siehe auch Abb. 7).
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Abb. d. zeigt ein neunmal vergrößerndes Ramsdenokular, das wie das
Okular in Abb. 3 zusammengesetzt ist, nur daß das Gehäuse 1.1 mit dem Fadenkreuz
wegfällt und daß ein Sperrstück 15 eingesetzt ist, das etwas kleiner als das Sperrstück
i i ist.
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Abb. 5 ist eine zwölfmal vergrößernde Handlupe, deren Brennpunkt am
Ende a des Instrumentes liegt.
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Abb. 6 ist ein zwölfmal vergrößerndes Vergrößerungsglas oder Okular,
dessen Brennpunkt außerhalb des Instruments liegt. Abb. 7 ist ein achtmal vergrößerndes
Glas, dessen Brennpunkt in b liegt, so daß das Vergrößerungsglas über den zu betrachtenden
Gegenstand gestellt werden kann und das Licht zwischen den vorschwingenden Stücken
io' des Gehäuses io auf den Gegenstand fällt.
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Abb. 8 zeigt im Grundriß und von der Seite ein Mikroskop mit verstellbarer
Achse. Die Abb.9 und io stellen Einzelheiten dazu dar. Dasselbe .ist zusammengesetzt
aus einem Okular 16, wie sie beispielsweise in Abb. 3 bis 7 gezeigt sind, das in
das Scheidenelement i eingesetzt ist. Am anderen Ende des Scheidenelementes i ist
ein Objektiv 17 eingesetzt. Dieser ganze Teil 16,1,17 ist verschiebbar und in dem
Schlitten i9 auf das auf dem Tisch i8 befindliche Objekt einstellbar. Im Schlitten
i9 wird er durch die Feder 20 festgehalten, wobei er sich an vier Punkte anlegt.
An dem Schlitfen, der um einen Zapfen, der sich in der Achse I-I (Abb.8 und io)
an dem Drehscheibenelement 21 befindet; um dieses drehbar ist, wird eire Tragplatte
22 angebracht. Diese bildet mit einer Erhöhung 23 und der Erhöhung 2.1. am Schlitten
i9 die nötigen Stützpunkte für die Erhöhung 25, die aus einem herausgedrückten Ring
am Element 21 besteht (Abb. io). Die Tragplatte 22 ist mittels der Schrauben 26
an der Säule 27 befestigt. Diese besteht aus einem röhrenförmig umgebogenen Blech,
dessen Kanten aneinanderstoßen. Die Enden 28 und 29 sind um Drahtringe gebördelt,
wodurch die Festigkeit der Säule erzielt wird. Eine Ausbuchtung ],-ei
30 ermöglicht die Einführung von Muttern und Schrauben, die innerhalb der
Säule angebracht werden. Außerdem wird dadurch ermöglicht, in der Säule eine Beleuchtungsquelle
anzubringen, von der aus das Licht auf das zu untersuchende Objekt fallen kann.
Das obengenannte Drehscheibenelement 21 sitzt drehbar um die Achse II-II (Abb. 8
und io) auf dem Ständer 31 mittels der kegelförmigen Ausdrückung 32 (Abb. io). Am
Ende 33 des Elementes 21 befindet sich ein Loch, in das der Ständer 31 paßt. Der
Ständer 31 ist ebenfalls aus einem röhrenförmig zusammengebogenem Blech hergestellt-
und an den Enden 3 4 und 35 (Abb. io und 8) nach innen und außen um Drahtringe zur
Versteifung und Sicherung reeen Verdrehung umgebördelt. An dem Ständer sind mittels
Schrauben die drei gleichen Füße 36, 37, 38 symmetrisch angeordnet. Diese Füße sind
aus Metallblech ausgestanzt und haben U-förmigen Querschnitt, wie bei 39 zu sehen
ist. Sie verjüngen sich und ruhen auf knopfförmigen Wulsten d.o. Es ist klar, daß
das Gewicht des Ständers und des von ihm getragenen Instrumentes in der äußeren
Kante 41 jedes Fußes eine Zugspannung hervorruft. Da diese Kanten gerade sind, setzen
sie einer solchen- Spannung den größtmöglichsten Widerstand entgegen, während die
gebogenen oberen Kanten (siehe Querschnitt 39) für Druckbeanspruchungen sehr günstig
sind. Die Darstellung in Abb. 8 zeigt das Instruinent zum Gebrauch als camera lucida.
Hierfür ist eine auf beiden Seiten polierte runde Glasscheibe .42 an Haltern und
Klammern 43 aus Blech angebracht. Am anderen Ende der Säule 27 ist an ebensolchen
Haltern und Klammern ein Spiegel .14. mlit einem biegsamen Streifen 45 angebracht
sowie ein Blechrohr 46, das bei .17 um einen Drahtring hingebördelt ist und bei
.I8 ein Widerlager hat, um das Sperrstück 15, die Blende 49 (siehe auch Abb. 9)
und die als Linsenkondensator angeordneten Linsen d. aufzunehmen. In dieser Kombination
dient der Teil .46 mit den darin befindlichen Elementen als Dunkelfelderheller.
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In Abb. I 1 ist ein fünffach vergrößerndes astronomisches Fernrohr
dargestellt. Es ist ein Okular, wie in Abb.3 gezeigt, in das Scheidenelement i hineingebracht.
In das Element i ist verstellbar eine Röhre 5o eingeschoben, die bei 51 um einen
Drahtring umgebördelt ist und bei 52 ein Widerlager hat, auf das :eine Plankonvexlinse
53 mittels eines Blechstreifens 54 gepreßt wird.
In Abb. 12 wird
ein Periskop gezeigt, wie ina-i es für Beobachtungen unter Wasser gebraucht. Das
Scheidenelement i wird, wie aus der Abbildung ersichtlich, durch die Federbüchse
55 in dem Rohrelement 56, das etwa 48 cm lang ist und aus Pappe sein kann, gehalten.
Am oberen Ende des Rohres 56 befindet sich eine Hülse 57 mit einer Fuge, die an
den Lappen 58 mittels Schrauben zusammengepreßt und somit am Rohr 56 befestigt werden
kann. Diese Hülse hat noch zwei Lappen 59, an denen ein Spiegel 6o drehbar befestigt
werden kann. Am unteren Ende wird der Spiegel 61 durch Halter und Klammern 62 am
Rohr 56 befestigt.
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Abb. 13 zeigt im Grun.driß einen auf dem Ständer 31 mittels
des Tisches 18 und eines besonderen Blechgehäuses 63 aufgebauten Sextanten.
Das Gehäuse 63 trägt die beiden Schlittenelemente 64 und 65 und ist zusammen mit
dem Element 64, das das Scheidenelement i trägt, durch den Stift 66 und die Schraube
67 starr mit dem Tisch 18 verbunden. Das zweite Element 65 ist an dem Gehäuse 63
mittels eines zweiten Stiftes 68 befestigt, der gleichzeitig den Indexspiegel 6o
trägt. Das Brückenelement 69' wird von dem Schraubenstift 68 zwischen dem Element
65 und einem Lappen des Elementes 6o gehalten, so daß das Element 6o drehbar an
dem Stift 68 ist und zugleich starr mit dem zum Zeigerarm des Sextanten werdenden
Element 65 verbunden ist. Dieser Zeigerarm, der normalerweise sich frei um das Element
68 drehen kann, kann mittels der Schrauben 69 an dem Gehäuse 63 befestigt werden.
An der Schraube 69 befindet sich eine Mutter unterhalb der bogenförmigen Vertiefung
7o in dem Gehäuse 63. Das Element 61, das als Kimmspiegel dient, ist an dem Ständer
31 durch die Klammer 43 verstellbar befestigt. Das Scheidenelement i ist mit einer
Blende 71 versehen, durch die der Beobachter die Gegenstände in der gebräuchlichen
Weise visiert. Für gewöhnlich werden die Spiegelelemente 6o und 61 so drehbar auf
ihre Träger aufgesetzt, daß, wenn die beiden Schlittenelemente 64 und 65 rechtwinklig
zueinander stehen, was an dem Abstand ihrer Markierungspunkte 72 zu ersehen ist,
die beiden Teile eines Gegenstandes, die unten und in dem Spiegel gesehen werden,
ungebrochen erscheinen. Es ist hier zu bemerken, daß an dem Schlitten zwei Markierungspunkte
72 angebracht werden. Deren Abstand voneinander gemessen, ergibt den von dem Schlitten
eingeschlossenen Winkel, den man in einer beigegebenen Tabelle entsprechend dem
gemessenen Abstand aufschlägt. Statt dessen kann auch eine Winkelskala auf dem Instrument
vorgesehen sein, z. B. auf der Kante73. An Stelle der Blende 71 kann auch ein Fernrohr
in dem Scheidenelement i angeordnet sein. Zum Visieren sind an dem Schlitten die
Visierkanten 7q., 75 angebracht. Der Winkel zwischen irgend zwei verschiedenen
Gegenständen, die durch Bewegung des Zeigerarmes 65 in eine Linie gebracht werden,
wird am besten bestimmt, indem man den Abstand zwischen den beiden Markierungspunkten
72 bestimmt und den zugehörigen Winkelwert aus der beigegebenen Tabelle entnimmt.
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Abb. 14 zeigt einen Spektralapparat, der auf dem Tisch 18 an dem Ständer
31 aufgebaut wird. Die beiden Schlittenelemente 64 und 65 werden mittels des Verbindungsstiftes
66 an dem Schlitten befestigt. Der Stift 66 dient auch dazu, den besonderen Arm
76 aus Blech zu halten, der das Prisma 77 und das Schlittenelement i9 stützt. Das
Element i9 dient als Schirm gegen fremdes Licht, und seine Feder 2o hält das Prisma
gegen seinen Träger 76. In dem Scheidenelement im Schlitten 64 werden die Elemente
am besten, wie in Abb. i i dargestellt ist, angeordnet. In dem Scheidenelement i
im Schlitten 65 ist am Ende die Blende 71 angebracht, auf der verschiebbar zwei
Platten 78 angeordnet sind, die somit einen regelbaren Schlitz bilden.
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Abb. 15 stellt einen Heliographen dar, bei dem an einem der Schlittenelemente
64 drei Füße als Stützen angebracht sind. Zwei davon werden von den äußeren Teilen
des auch in Abb. 8 dargestellten Trägerelementes 22 gebildet, der dritte von dem
Schraubenstift 79, auf dem verstellbar das innen mit einem Schraubengewinde versehenen
und außen aufgerauhte Hohlstück 8o angebracht ist, womit die Höhe des Schlittens
verschiedenartig eingestellt werden kann. Der Schraubenstift 79 selbst wird durch
zwei Muttern an dem Schlitten 64 befestigt. Das Element 53, das, wie ersichtlich,
im Schlittenelement 64 seine Stütze hat, dient als Objektiv zur Erzeugung eines
Bildes der entfernten Station in der Öffnung des Blendenelementes 71, das durch
ein in dem Element 12 enthaltenes Okular betrachtet wird. Dieses Okular wird am
besten, wie in Abb.3 dargestellt ist, angeordnet. Das Gehäuseelement 14 wird am
besten, wie aus Abb. 15 ersichtlich, mit seinem Fadenkreuz in die Öffnung des Elementes
71 gebracht. Auf diese Weise kommt der beobachtete Punkt der entfernten Station
in den Mittelpunkt der Blende 71. Das Okular 12 wird durch eine Klammer 43 drehbar
mittels des Stiftes 66 an dem Schlitten 64 befestigt. Wenn nun in der geschilderten
Weise das Bild der entfernten Station festgelegt ist, kann die Klammer 43 um den
Stift 66 gedreht werden,. so daß das Okular herausgedreht
und der
sphärische Spiegel 81 in die Achse des Fernrohres gebracht werden kann. Dieser sphärische
Spiegel kann z. B. eine polierte Stahlkugel, wie sie bei Kugellagern gebraucht-
wird, oder eine Glaskugel oder eine von innen versilberte Hohlkugel sein. Dieser
Spiegel 81 wird mittels eines besonderen Preßstückes 82 von der Klammer 43 in ihrer
Höhe verstellbar getragen. Dieses Preßstück 82 kann durch Drehen um eine Schraube
83 verstellt werden und ist mittels eines Griffes 84 bewegbar. Außerdem ist an dem
Element 82 noch ein Lappen 84 angebracht, der mit einem Loch versehen ist, in dem
die Kugel 81 liegt. Durch Verbindung der drehenden Bewegung des Preßstückes 82 und
der Klammer ,43 kann der Kugelspiegel in alle Richtungen quer zur Achse des Fernrohres
eingestellt werden und wird schließlich in eine solche Lage gebracht, daß der Beobachter,
nachdem er zuvor das Bild .der entfernten Station in .der geschilderten Weise in
der Blende festgelegt hat, wenn er durch das Objektiv in Richtung des Pfeiles c
sieht, Licht von der Sonne oder dem klaren Himmel oder auch von einer anderen Lichtquelle
wahrnimmt, das von dem sphärischen Spiegel durch den Mittelpunkt der Blende reflektiert
wird. Er weiß nun, daß das von dem Spiegel ausgehende Licht, das von dem Element
53 parallel wiedergegeben wird, zu der entfernten Station gelangt und zum Signalisieren
in bekannter Weise benutzt werden kann.
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Abb. 16 zeigt im Grundriß ein Doppelfernrohr, das in der Weise zusammengestellt
wird, daß man zwei gleichartige Fernrohre in die Schlittenelemente 6d., 65 bringt,
die durch die beiden Trägerelemente 22 und durch Schrauben an den Punkten 85, 86,
87, 88 verbunden sind. Diese Schrauben sind paarweise auf Geraden III-III und IV-IV,
die zueinander parallel, aber gewöhnlich schräg zu der Achse der Fernrohre liegen,
angeordnet, so daß der Okularabstand der Fernrohre durch relative Längsbewegung
der Schlittenelemente 6q., 65 verstellt werden kann.
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Es sind nun eine Anzahl optischer Instrumente beschrieben und dargestellt
worden, die aus auswechselbaren optischen und mechanischen Konstruktionselementen
aufgebaut «-erden können. jeder erfahrene Optiker und Plivsiker wird ohne weiteres
sehen, daß die Vielgestaltigkeit der ausführbaren Apparate fast unbegrenzt ist.
Z. B. kann der Kugelspiegel 81 zusammen mit einem der Fernrohre als künstlicher
Stern zum Studium der Aberration benutzt werden.