DE516803C - Einrichtung zur Erzeugung von Doppelbildern in Fernrohren fuer Verwendung bei Entfernungsmessern mit Basis am Ziel - Google Patents

Einrichtung zur Erzeugung von Doppelbildern in Fernrohren fuer Verwendung bei Entfernungsmessern mit Basis am Ziel

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DE516803C
DE516803C DEU9936D DEU0009936D DE516803C DE 516803 C DE516803 C DE 516803C DE U9936 D DEU9936 D DE U9936D DE U0009936 D DEU0009936 D DE U0009936D DE 516803 C DE516803 C DE 516803C
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    • G01C3/26Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with fixed angles and a base of variable length, at, near, or formed by the object
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    • G01C3/30Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with fixed angles and a base of variable length, at, near, or formed by the object with provision for reduction of the distance into the horizontal plane with adaptation to the measurement of the height of an object, e.g. tacheometers

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Description

  • Einrichtung zur Erzeugung von"Doppelbildern in Fernrohren für Verwendung bei Entfernungsmessern mit Basis am Ziel Die Erfindung bezieht sich auf eine Einriclitung zur Erzeugung von Doppelbildern in Fernrohren durch im Objektraum des Fernrohres angeordnete optische Mittel. Die Einrichtung nach der Erfindung soll bei Entfernungsmessern mit Basis %in Ziel Verwendung finden, und zwar für geodätische Messungen, bei denen mit Hilfe einer am Ziel aufgestellten Meßlatte in bekannter Weise die Entfernung zwischen Ziel und Fernrohrstandpunkt gemessen werden soll (Doppelbildtachymetrie).
  • Es ist bekannt, zur Erzeugung von Doppelbildern in Fernrohren Spieggeleinrichtunggen zu verwenden, bei denen die Strahlenablenkung zur Erzeugung der Bilder durch Spiegelung an einer geraden Anzahl fest miteinander verbundener Planflächen bewirkt wird. Diese bekannten Entfernungsmesser sind jedoch solche mit Basis beim Beobachter und nicht mit Basis am Ziel. Die bei diesen Entfernungsmessern verwendeten Fernrohre sind daher im allgemeinen Fernrohre mit zwei Eintrittspupillen und mit zwei getrennten Spiegeleinrichtungen. Bei diesen Entfernungsmessern ist es ferner bekannt, Spiegelflächen der Spiegeleinrichtungen um zur Fernrohrachse senkrecht liegende Achsen in meßbarer Weise drehbar anzuordnen. Dort handelt es sich aber bei jeder zu einer der beiden Eintrittspupillen gehörigen Spiegeleinrichtungum eine solche, die eine ungerade Anzahl von spiegelnden Flächen aufweist. Denn nur in diesem Fall hat die Drehung einen Zweck, da dort durch Drehung die Zielstrahlrichtung geändert werden soll, was bei dem Erfindungsgegenstand nicht der Fall ist.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung soll im Gegensatz hierzu bei einem Fernrohr Verwendung finden, das nur eine Eintrittspupille hat, d. h. also z. B. bei einem Fernrohr, wie es in der Geodäsie zur Entfernungsmessung benutzt wird (Tacliymeter).
  • Zwar ist es bei dieser Art von Entfernun-sinessern mit nur einer Eintrittspupille bekaimt, Doppelbilder zu erzeugen, jedoch durch Verwendung lichtablenkeilder., achromatischer Prismen im Objektraum des Fernrohres. Diese bekannte Ausführung hat je- doch folgende Nachteile- Der Ablenkungswinkel der Zielstrahlen (der parallaktische Winkel) ist veränderlich, da er von den Brechungsexponent,en der Prismen relativ zur umgebenden Luft abhängig ist. Der Ab- lenkungswinkel wird also je nach der Temperatur und der Luftdichte (Barometerstand, Meereshöhe) ein anderer sein. Ferner ist bei den bekannten Einrichtungen im allgemeinen eine Kittschicht vorhanden, die infolge von Temperaturänderungen in den Teilprismen Spannungen hervorrufen kann, durch welche die Bildgüte verschlechtert wird.
  • Weiter ist eine Einrichtung bekannt geworden, bei der statt der lichtablenkenden Prismen Spiegelprismen verwendet sind, die relativ zum Fernrohr unbeweglich sind. Schließlich ist es bekannt, bei Entfernunigsinessern mit Meßlatte am Ziel eine Einrichtung zur Erzeugung der Doppelbilder und eine zweite Einrichtung zur -Verschiebung der Bilder vorzusehen.
  • Gegenüber den bekannten Einrichtungen besteht der Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung darin, daß einerseits die erwähnten Nachteile hinsichtlich der Wirkung beseitigt werden und daß außerdem eine wesentliche Vereinfacliung im Aufbau dadurch erzielt wird, daß nur eine optische Einrichtung vorgesehen ist, die gleichzeitig die Erzeugung von Doppelbildern und ihre Verschiebung gestattet. Die Erfindung bietet also die Möglichkeit der willt-,ärlichen, Änderung der Lage des Scheitelpunktes des AblenkungsN#inkels der Zielstrahlen auf der optischen Achse, und zwar ohne daß besondere optische Mittel oder erhebliche, den Schwerpunkt verlagernde Verschiebungen hierzu verwendet werden, wie es bei bekannten Einrichtungen notwendig- ist. Diese Verschiebung des Scheitelpunktes des Ablenkungswinkels auf der optischen Achse ist bei Entfernungsmessungen zwecks gegenseitiger Verscliiebung der Bilder (z. B. der Bilder zweier Skalen der Meßlatte) zur genauen Feststellung der Entfernung vorteilhaft.
  • Nach der Erfindung ist daher eine Einrichtung zur Erzeugung von Doppelbildern in Fernrohren durch im Objektraum des Fernrohres angeordnete optische Mittel bei Entfernungsmessern mit Basis am Ziel, bestehend aus einer mit einer geraden Anzahl von nicht parallelen spiegelnden Flächen (insbesondere Flächen von Spiegelprismen) versehenen Spiegüleinrichtung, die zur Erzielung eines bei Temperatur- und Luftdruckänderungen unveränderlichen Ablenkungswinkels der gegeneinander geneigten Zielstrahlen dient, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnden Flächen um zur Fernxohrachse senkrecht und zu den Spiegelflächen parallel liegende Achsen in meßbarer Weise drehbar sind, um ohne besondere optische Teilee den Scheitelpunkt des Ablenkungswinkels der Zielstrahlen verschieben zu können. Vorzugsweise werden in an sich bekannter Weise als spiegelnde Fläch-en die Flächen von Spiegelprismen verwendet, deren Ein- und Austrittsflächen mit dem ein- und austretenden Lichtstrahl gleiche, insbesondere rechte Winkel bildet. Hierdurch kann beim Hindurchgehen des Lichtes durch das Spiegelprisma keine Farbenzerstreuung stattfinden, d. h. also auch aus diesem Grunde keine Veränderung des Ablenkungswinkels der Zielstrahlen eintreten. Eine kleine Be#einflussung üben Temperaturveränderungen bei Verwendung von Spiegeleinrichtungen nach 2D Z> der Erfindung aus. Sie äußert sich in einer Verschiebung des Scheitelpunktes des Ab- lenkungswinkels längs der optischen Achse. Diese geringe Beeinflussung kann durch verschiebbare Anordnung der Spiegeleinrichtung längs der optischen Achse ausgeglichen werden.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung ist auf den Zeichnungen in mehreren Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.
  • Abb. i, --, und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel in Seitenansicht, Draufsicht und Vorderansicht.
  • Abb- 4, 5 und 6 sind entsprechende Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels. Abb. 7 und 8 zeigen je eine weitere Ausführungsf orm.
  • Abb. 9 zeigt eine Fassung der Spiegeleinrichtung der Abb. 4 bis 6 zugleich mit einer Einrichtung zum Drehen der spiegelnden Flächen.
  • In den Abb. 1, 2 und 3 bedeutet o ein Fernrohrobjektiv, vor dem sich im Objektraum ein Spiegelprismap mit einer geraden Anzahl von Spiegelungen, vorzugsweise zwei, befindet. Die Winkel dieses Prismas sind so gewählt, daß ein Lichtstrahl, der nach dem Durchgang durch das Prisma in der optischen Achse des Fernrohrobjektives o verläuft, vor seinem Eintritt in das Prisma zur optischen Achse einen festen -Winkel s bildet. Der Scheitelpunkts dieses Winkels ist der Punkt, von dem aus die Entfernungen zu zählen sind. Die Ein- und Austrittsflächen--und #a. (s. Abb. 2) stehen senkrecht auf dem betreffenden Lichtstrahl, so daß keine Lichtbrechung stattfindet. Die Neigung der Spietyel:flächeii/ und o, gegeneinander beträgt - E - - l> b e 2 , die beiden Flächen c und a schließen den Winkel s ein. Die Abb. i und 3 zei"en, in welcher Weise das Spiegelprisma vor dem Objektiv angeordnet werden kann. In diesen Abbildungen bedeckt das Prisma in an sich bekannter Weise einen zu einem horizontalen Objektivdurchmesser symmetrischen, etwa die Hälfte der Objektivfläche betragenden Teil des Objektivs. Die Lichtstrahlen oberhalb und unterhalb des Spiegelprismas verlaufen ohne Spiegelablenkung bis zum Objektiv und vereinigen sich zu dem auch ohne das Prisma vorhandenen Bild, während die das Spiegelprisma durchsetzenden Strahlen durch Spiegelung so abgelenkt werden, daß in der Bildebene des Objektivs ein zweites gegen das erste in horizontaler Richtun- verschobenes Bild des angezielten Gegenstandes lentsteht. Der Scheitelpunkts des parallaktischen Winkels fällt im allgemeinen nicl-tt mit der Stehachse des Instrumentes zusammen. Der hierdurch bedingte Unterschied der ermittelt-en Entfernung gegenüber der gesuchten Entfernung: Stehachse bis Latte (die Additionskonstante) kann an der Latte in bekannter Weise so berücksichtigt werden, daß doch unmittelbar das richtige Ergebnis am Lattenbild im Fernrohr abgelesen wird.
  • Die Abb. 4, 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform, bei der zwei gleiche, dem vorigen Beispiel ähnliche Spiegelprismen k und 1 vorgesehen sind, welche die Strahlenrichtung durch Spiegelung so verändern, daß jedes Spiegelprisma nur zur Erzeugung des halben parallaktischen Winkels beiträgt. Außerdem ist in diesem Beispiel der Scheitelpunkts vor die Spiegelprismen gelegt, während er im Falle der Abb. i biS 3 hinter dem Spiegelprisma liegt. Die beiden Prismen bedecken die obere und untere Hälfte des Fernrohrobjektivs o, so daß wieder zwei in horizontaler Richtung gegeneinander verschobene Bilder. des angezielten Gegenstandes in der Bildebene des Objektivs entstehen. In diesem Falle sind jedoch beide Bilder nach verschiedenen Seiten von dem ohne Spiegeleinrichtung vorhandenen Bild in der Bildebene verschoben.
  • Zwei weitere Ausführungsformen sind in den Abb. 7 und 8 im Grundriß dargestellt. Abb. 8 zeigt noch besonders, daß in diesem Falle der Scheitelpunkts nahe am Fernrohrobjektiv o liegt, daß also nur eine kleine Ad- ditionskonstante vorhanden ist.
  • Um den Winkel, den die Teile des Lichtstrahles vor und nach den Spiegelungen miteinander bilden, unabhängig von der Stellung der Spiegeleinrichtung relativ zur optischen Achse zu machen, ist nur nötig, eine gerade Anzahl vo n Spiegelflächen zu wählen. Deshalb sind in den Abb. 7 und 8 je eine Dachkante d vorgesehen.
  • Der Einfluß der Temperatur äußert sich im Gegensatz zu den mit achromatischen, lichtablenkenden Prismen arbeitenden Einrichtungen nur in einer Veränderung des Ortes des Scheitelpunktes s, nicht aber in einer Änderung des Winkels s; denn da die Temperatur nur eine Größenänderung ohne Formänderung des aus homogenem Material bestehenden Glasprismas hervorruft, so wird sich der Abstand der Flächenf und (siehe Abb. 2), nicht aber ihre Neigung gegeneint' C C ander mit der Temperatur ändern. Setzt man für das Beispiel nach Abb. 2 die Werte voraus Ausdehnungskoeffizient des Glases = i x iohorizontale Länge der Fläche a = 36 mm, so wird der Ort von s pro Grad Celsius geändert um 0,072 mm. Eine Temperaturänderung von 50' C bewirkt also erst eü, le Änderung von 3,6n-im für den Ort des Scheitelpunktess. Diesen Wert kann man bei der in Frage kommenden Genauigkeit der Entfernungsmessung stets vernachlässigen, so daß auch die Temperaturkonstanz der Additionskonstante hinreichend gesichert ist. Es besteht aber auch ohne weiteres die Möglichkeit, den Temperatureinfluß auf die Additionskonstante dadurch in einfacher Weise zu berücksichtigen, daß man die Spiegeleinrichtung längs der optischen Achse verschiebbar anordnet (Abib. 7 und 9), wobei an dem festen Fernrohrkörperz eine nach Temperaturgraden geteilte gleichförmige Skalask den richtigen Ort der Spiegeleinrichtung für jede Temperatur einzustellen erlaubt.
  • Für die Entfernungsmessung selbst ist es ebenfalls vorteilhaft, den Ort des Punktess meßbar verändern oder, was dasselbe ist, die Bilder meßbar gegeneinander verschieben zu können, und zwar in erlieblicherem Maße, als es praktisch durch Verschieben der Spiegeleinrichtung längs der optischen Achse oder des ganzen Fernrohres einschließlich der Spiegeleinrichtung möglich ist. Dies kann ohne Hinzufügung besonderer optischer Mittel, wie sie bei lichtablenkenden optischen Doppelbildprismen nötig sind, dadurch erreiclit werden, daß die Spiegelprismen um eine oder mehrere Achsen drehbar angeordnet werden, welche zur optischen Achse des Fernrohles senkrecht und parallel zu den Spiegelflächen liegen. Beispielsweise ist eine solche Anordnung in Abb.9 dargestellt. Die beiden Teile der entsprechend der Abb. 5 gewählten Spiegelprismen drehen sich zwangsläufig um gleiche Beträge, aber in entgegengesetztem Sinne um die beiden Achsannz und n, sobald das Gelenk q mit Hilfe der im Mutterstücky geführten Schraubeit bewegt wird. Dabei gleiten die Arme v und w in Bohrungen der Achsenzapfenin und it. Die Wirkung einer solchen Drehung ist eine ähnliche, aber nicht die gleiche wie die be- kannte Wirkung drehbarer planparalleler Platten und äußert sich in einer Parallelversetzung desj-enigen Teiles des mehrfach reflektierten Strahles, der vor den Spiegelprismen im Objektrauni liegt. Das Maß der Drehung wird beispielsweise an einer Tromtael t (Abb. 9) abgelesen, die so beziff ert ist, daß unmittelbar die Verschiebung des Punktess, d.h. die zusätzliche Additionskonstante, abgelesen werden kann.
  • In den Abb.7 und 9 sind beispielsweise Fassungenx für die Spiegeleinrichtung dargestellt, die auf einen Fernrohrkörperz aufgesteckt werden können.
  • Als Meßlatte am Ziel wird in bekannter Weise eine horizontale Latte mit Strichteilung verwendet, deren horizontale Mittellinie in bekannter Weise die eigentliche Teilung von der Indexteilung trennt. Diese Indextdlung kann, wie bekannt, sowohl für Noniusablesung als auch für Koinzidenzablesung eingerichtet sein; eine Dioptereinrichtung gestattet, die Latte in bekannter Weise genau senkrecht zur optischen Achse des Yernrohres zu richten.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Erzeugung von Doppelbildern in Fernrohren durch im Objektraum des Fernrohres angeordnete optische Nlittel bei Entfernungsmessern mit Basis am Ziel (Doppelbildtachymeter), bestehend aus einer Spiegeleinrichtung mit einer geraden Anzahl von nicht parallelen spiegelnden Flächen (insbesondere Flächen von Spiegelprismen), die zur Erzielung eines bei Temperatur- und Luftdruckänderungen unveränderlichen Ab- lenkungswinkels der gegeneinander geneigten Zielstrahlen dient, dadurch ge-.kennzeichnet, daß die spiegelnden Flächen um zur Fernrohrachse senkrechfe und zu den Spiegelflächen parallel liegende Achsen (mit) in meßbar-er Weise drehbar sind, um ohne besondere optische Teile den Scheitelpunkt des Ablenkungswinkels der Zielstrablen verschieben zu können (Abb. 9) -
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegeleinrichtung längs der optischen Achse des Fernrolires verschiebbar angeordnet ist, um durch Temperaturänderungen hervorgerufene Verschiebungen des Scheitelpunktes des Ablenkungswinkels der Zielstrahlen auszugleichen, und daß das Maß dieser Verschiebung auf einer Skala (sk) ablesbar ist (Abb. 7 -und 9).
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