DE583987C - Theodolit mit zwei Lichtwegen - Google Patents

Description

Zur Beobachtung bewegter Ziele sind Pendeltheodolite bekannt, bei denen die richtige Einstellung der Achsen, insbesondere das Senkrechtstellen der Hauptachse, selbsttätig — 5 dadurch geschieht, daß der sonst feste Theodolitunterbau z. B. in einem Kugelgelenk gelagert und die Hauptachse durch ein schweres Pendelgewicht der Schwerkraftrichtung parallel gestellt wird. Es ist neuerdings versucht worden, derartige Theodolite zur Beobachtung von Pilotballons von fahrenden Schiffen aus zu benutzen. Die Hauptachse des Theodoliten soll durch das schwere Pendelgewicht trotz der Bewegungen des Schiffes im Seegang dauernd senkrecht gehalten werden.

Es hat sich indessen gezeigt, daß dies mit der erforderlichen Sicherheit nicht immer der Fall ist, daß nämlich bei plötzlichen Stößen des Schiffsrumpfes durch die Trägheit des Pendelgewichtes erhebliche Ausschläge des Theodoliten bewirkt werden können, die zu Fehlmessungen Anlaß geben, da ja insbesondere der Nullpunkt der* Höhenwinkel durch die Richtung der Pendelachse bestimmt ist. Der Beobachter wird aber häufig, namentlich dann, wenn derartige Stöße nicht allzu groß sind, diese gar nicht merken. Er ist. daher ständig der Gefahr ausgesetzt, erheblich verfälschte Meßwerte aufzuschreiben.

Hier schafft die Erfindung Abhilfe. Die Neuerung beruht im wesentlichen darin, daß an einem mit einem zweiten Lichtweg versehenen Theodoliten die optische Achse des zweiten Lichtweges an der Bewegung des Fernrohres um die Nebenachse des Theodoliten, vorzugsweise also um die horizontale Achse, nicht teilnimmt. Hierdurch ist der Beobachter in den Stand gesetzt, gleichzeitig eine feste Marke, z. B. auf einem Schiff die Kimm, mitzubeobachten. Schwankungen des Theodoliten machen sich sofort durch Bewegung der festen Marke in dem zweiten Lichtweg bemerkbar. Es sind bereits verschiedene Theodolite und andere Winkelmeßinstrumente bekannt, bei denen im Okular des Fernrohres neben dem Zielbild durch besondere Abbildungs- und Lichtumlenkungssysteme die Ablesestellen der Teilkreise sichtbar gemacht werden. Derartige Abbildungssysteme für die Teilkreise stellen wohl auch einen zweiten Lichtweg dar, der an der Bewegung des Fernrohres um die Nebenachse nicht teilnimmt. In diesem Lichtweg sind aber nur die Ablesestellen der Kreise, also Stellen im Instrument selbst, sichtbar. Für die Aufgabe der Erfindung, die erfordert, daß in dem zweiten Lichtweg ein entferntes, außerhalb des Theodoliten liegendes Ziel, wie die Kimm, sichtbar wird, sind diese*Einrichtungen nicht brauchbar. Andererseits sind auch Nivellierinstrumente und ähnliche Geräte bekannt, welche durch das gleiche Okular gleichzeitig zwei meist in entgegesetzten, um i8o° verschiedenen Richtungen aufgestellte Nivellierlatten zu beobachten gestatten. Auch Einrichtungen dieser Art sind für den Zweck, dem die Erfindung zu dienen bestimmt ist, nicht brauchbar, da bei diesen und verwandten Geräten beide Lichtwege in gleicher Weise auch an

den Bewegungen um die Nebenachse teilnehmen, so daß es nicht möglich ist, mit dem einen Lichtweg ein bewegliches Ziel, z. B. einen Pilotballon; mit dem anderen eine feste Richtung, wie die Kimm, zu beobachten.

Zur Ausführung der Erfindung ergeben sich die verschiedensten Möglichkeiten. Besonders zweckmäßig ist es, den zweiten Lichtweg mit dem Lichtweg des Fernrohres derart zu vereinen, daß beide. Lichtwege einen Teil der optischen Achse und das Okular gemeinsam haben. Der Beobachter sieht dann in dem Gesichtsfeld des Fernrohres außer dem anzuzielenden Gegenstand auch noch die Kimm und hat nur darauf zu achten, daß er nur dann seine Beobachtungen anstellt, d. h. den Höhenwinkel abliest, wenn die Kimm durch den optischen Mittelpunkt des Gesichtsfeldes geht.' Wird das Objektiv des zweiten festen Lichtweges von der gleichen Äquivalentbrennweite gewählt wie das eigentliche Fernrohrobjektiv, so vereinfacht sich die Arbeitsweise mit dem Instrument noch weiter, indem der Beobachter nur noch darauf zu achten hat, daß er im Gesichtsfeld seines Fernrohres das angezielte Objekt mit der Kimm in Deckung sieht. Er liest dann unter allen Umständen den richtigen Höhenwinkel ab, auch dann, wenn z. B. durch plötzliche SchifFsbewegungen die Pendelachse des Theodoliten aus der senkrechten Richtung abgelenkt sein sollte. Das hat seinen Grund darin, daß in solchen Fällen die Kimm die gleiche Ablenkung erfährt wie das Bild des angezielten Gegenstandes.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen des neuen Theodoliten, und zwar: Abb. 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel den Theodoliten mit Stativ, teilweise im Schnitt, Abb. 2 einen Längsschnitt durch 'das Fernrohr nach Abb. 1 und Abb. 3 schematisch eine andere Ausführungsform für die Lichtwege.

Der Körper 1 (Abb. 1) des Theodoliten ist in bekannter Weise in einem Kugelgelenk 2 gelagert, welches auf einem Stativ 3 befestigt sein kann. Die Vertikal achse 4 des Theodoliten wird in ebenfalls bekannter Weise durch ein an einer Stange 5 befestigtes Pendelgewicht 6 senkrecht gehalten. Als Horizontalachse dient das Fernrohr 7 selbst, welches in einer Hülse 8 drehbar gelagert ist, die ihrerseits um die Vertikalachse 4 in beliebiger bekannter Weise drehbar angeordnet ist. Das in der Hülse 8 (Abb. 2) horizontal drehbar gelagerte Fernrohr 7 trägt an dem einen Ende das Okular 9, an dem anderen ein rechtwinklig gleichschenkliges Prisma 10, vor dem das Objektiv 11 angeordnet ist. Die optische Achse des Objektivs 11 bestreicht daher beim Drehen des Fernrohres 7 in der Hülse 8 in üblicher Weise einen Vertikalkreis. In der Hülse 8 ist erfindungsgemäß ein Rohr 12 befestigt, dessen'Achse senkrecht zu der Veftikalachse 4 und der Pendelachse 5 verläuft. Dies Rohr 12 trägt ein Teleobjektiv 13 und einen aus zwei rechtwinklig gleichschenkligen Prismen zusammengesetzten Glaswürfel 14. Die Hypotenusenfläche des einen Prismas ist halb versilbert. Der Prismenwürfel 14 ragt in den Strahlengang des durch das Prisma 10 umgelenkten Strahlenganges des Objektivs ir hinein. Hierzu ist das Fernrohr 7 an dieser Stelle mit einemAusschnitt28 versehen, welcher sich mindestens über mehr als 90 °, zweckmäßig über mehr als i8ö° erstreckt, damit das Fernrohr 7 sich in dem zur Bestreichung des ganzen Himmels erforderlichen Maße frei um die horizontale Achse bewegen läßt. Durch den Würfel 14 hindurch entwirft also das Objektiv 11 in der Brennebene 15, die in üblicher Weise durch ein Fadenkreuz, z. B. durch ein auf eine Glasplatte eingeritztes Kreuz kenntlich gemacht ist, ein Bild des angezielten Gegenstandes. Das entstehende Bild ist in üblicher Weise durch das Okular 9 zu betrachten. Außerdem aber wird durch die halb versilberte Schnittfläche des Prismenwürfels 14 der Abbildungsstrahlengang des Teleobjektivs 13 umgelenkt und ebenfalls in der Brennebene 15 zu einem Bild vereinigt. Der Beobachter sieht also in dem Okular 9 das durch das Teleobjektiv 13 entworfene Bild der Kimm, außerdem durch den Prismenwürfel 14 hindurch das Bild des durch das Objektiv Ii angezielten Gegenstandes, z. B. des Pilotballons. Ist daher das Teleobjektiv 13 derart bestimmt, daß die Äquivalentbrennweite desselben der Brennweite des Objektivs 11 gleich ist, so hat aus den eingangs dargelegten Gründen der Beobachter nur darauf zu achten, daß er das angezielte Objekt stets in Deckung mit der Kimm sieht, um an dem Höhenkreis des Theodoliten stets den richtigen Höhenwinkel abzulesen.

Bei der Ausführungsform des Fernrohres nach Abb. 3 besteht das Fernrohr aus einem gewöhnlichen gradsichtigen Fernrohr mit Objektiv 21, Strichplatte 22 und Okular 23. Dem Objektiv 21 ist ein Prismen würfel 24 gleichfalls mit halb versilberter Diagonalebene 25 vorgelagert und diesem ein gewöhnlichesrechtwinklig gleichschenkliges Ümlenkprisma 26. Bei dieser'Anordnung ist entweder das Prisma 26 um die horizontale optische Fernrohrachse drehbar und der Prismenwürfel 24, 25 mit dem Gehäuse des Theodoliten fest verbunden oder umgekehrt. In beiden Fällen sieht man, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, sowohl das Bild

der Kimm als auch des angezielten Gegenstandes gleichzeitig im Okular. Da hier auch das Objektiv beiden Lichtwegen gemeinsam ist, so liest man bei dieser Ausführungsform ebenfalls stets den richtigen Höhenwinkel am Höhenkreis ab, wenn man Kimm und Gegenstand in Deckung sieht; denn auch hier machen wegen der gleichen Brennweite, mit der die Bilder in der Bildebene abgebildet werden,

ίο bei Schwankungen des Theodoliten sowohl das Bild der Kimm als auch das Bild des Gegenstandes genau die gleichen Winkelwege.

Seine hauptsächlichste Verwendung wird-

der neue Theodolit, wie bemerkt, zur Beobachtung von Pilotballons von Schiffen aus finden. Da sich bei derartigen Beobachtungen die Kimm, besonders wenn der Ballon bereits beträchtliche Höhen erreicht hat oder wenn es sich um sonst nicht gut sichtbare Gegenstände handelt, vielfach wesentlich heller abbilden wird, ist es zweckmäßig, in den Abbildungsstrahlengang für die Kimm eine Blende, z. B. eine Irisblende, einzuschalten. In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 ist die Irisblende27 zwischen den Linsen des Teleobjektivs angebracht.

Beide Lichtwege zu einem Fernrohr mit gemeinsamem Okular zu vereinigen, ist zwar zweckmäßig, aber nicht unbedingt erforderlieh. Auch bei Vereinigung der Lichtwege in der einen oder anderen Form können zur Vereinigung andere Mittel gewählt werden als die Prismenwürfel. Es wäre beispielsweise möglich, eine gewöhnliche spiegelnde Fläche an Stelle des Prismenwürfels zu verwenden. Dann müßte das Umlenkprisma für den anderen Strahlengang entsprechend abgedeckt sein. Auch für Theodolite mit gewöhnlichem ungebrochenem Fernrohr ließe sich die Erfindung anwenden, beispielsweise in der Weise, daß in das seitlich der Horizontalachse befestigte Fernrohr in Verlängerung der Horizontalachse ein zweites Rohr mit Objektiv eingesetzt wird. Auch sonst ist die Ausbildung des Theodoliten an sich beliebig. Es ist schließlich nicht unbedingt erforderlich, daß der Theodolit als Pendeltheodolit ausgebildet ist.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Theodolit mit zwei Lichtwegen zur gleichzeitigen Beobachtung entfernter, außerhalb der Theodoliten liegender Zeile, von denen der eine in üblicher Weise als Theodolitfernrohr ausgebildet, um Haupt- und Nebenachse schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite vorzugsweise zur Beobachtung der Kimm bestimmte Lichtweg (13, 14) an der Bewegung des ersten (10, 11) um die Nebenachse nicht teilnimmt.
2. 2. Theodolit nach Anspruch 1, bei dem für beide Lichtwege des Fernrohres (17) wenigstens ein Teil der optischen Achse gemeinsam ist und für beide ein gemeinsames Okular vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen der Objektive (11, 13) beider Lichtwege in parallelen, vorzugsweise zur gemein* samen optischen Achse des gemeinsamen Okulars (19) senkrechten Ebenen liegen.
3. 3. Theodolit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Lichtwege Objektive (11, 13) gleicher relativer Brennweiten vorgesehen sind, indem z. B. als Objektiv für den zweiten Lichtweg ein Teleobjektiv (13) beliebiger, an sich bekannter Bauart vorgesehen ist.
4. 4. Theodolit mit rechtwinklig gebrochenem Fernrohr mit Einblick durch die Horizontalachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Horizontalachsenhülse gelagerte Fernrohrteil mit einem über 90°, zweckmäßig über i8o° weiten Einschnitt (28) versehen ist, in welchem ein achsensenkrecht an der Lagerhülse (8) befestigtes Rohr

   (12) hineinragt, welches das Objektiv

   (13) für den zweiten Lichtweg und eine entsprechende Umlenkoptik, vorzugsweise in Gestalt einer in den Strahlengang des Objektivs (n) des ersten Lichtweges (10) eingesetzten halbdurchlässigen spiegelnden Fläche (14), trägt. .
5. 5. Theodolit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Lichtwege 'ein gemeinsames Fernrohr (Abb. 3) mit gemeinsamem Objektiv (21) und Okular (23) vorgesehen ist, vor dessen Objektiv (21) zwei zweckmäßig unten 45 ° gegen die optische Achse geneigte spiegelnde Flächen (26, 25) angebracht sind, deren eine in bezug auf die optische Fernrohrachse fest, deren andere um diese drehbar ist und von denen die unmittelbar vor dem Objektiv (21) liegende (24, 25) zweckmäßig halblichtdurchlässig ist.
6. 6. Theodolit. nach einem der An-Sprüche ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der eine Lichtweg, vorzugsweise der um die eine Achse (Höhenachse) nicht schwenkbare Lichtweg, mit einer einstellbaren Blende (27) versehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen