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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).
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Einrichtung nach der Erfindung ist auf den Zeichnungen in mehreren
Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.
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Abb. i, --, und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel in
Seitenansicht, Draufsicht und Vorderansicht.
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Abb- 4, 5 und 6 sind entsprechende Ansichten eines zweiten
Ausführungsbeispiels. Abb. 7 und 8 zeigen je eine weitere Ausführungsf
orm.
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Abb. 9 zeigt eine Fassung der Spiegeleinrichtung der Abb. 4
bis 6 zugleich mit einer Einrichtung zum Drehen der spiegelnden Flächen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In den Abb.7 und 9 sind beispielsweise Fassungenx für die Spiegeleinrichtung
dargestellt, die auf einen Fernrohrkörperz aufgesteckt werden können.
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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.