DE674109C

DE674109C - Basic optical rangefinder

Info

Publication number: DE674109C
Application number: DEK144190D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Greeven
Original assignee: Kodak GmbH
Current assignee: Kodak GmbH
Priority date: 1936-10-29
Filing date: 1936-10-29
Publication date: 1939-04-05

Description

Optischer Basisentfernungsmesser Es sind optische Entfernungsmesser bekannt, deren Basis durch zwei feststehende, gegen Drehungen unempfindliche prismatische Körper begrenzt wird, und bei denen besondere. Ablenkelemente für den einen Meßsti-ahl vorgesehen sind, wie beispielsweise Boscovichkeile, Drehkeile, Verschiebelinsen o. dgl.Basic optical rangefinder They are optical rangefinders known, the base of which is made up of two fixed prismatic ones that are insensitive to rotation Body is limited, and where special. Deflection elements for one measuring stick are provided, such as Boscovich wedges, rotating wedges, sliding lenses or the like

Bei derartigen Entfernungsmessern müssen die die Basis begrenzenden Teile sehr sorgfältig bearbeitet und im Gerät gelagert sein, was natürlich eine Verteuerung der Herstellung des Entfernungsmessers bedeutet. Die erforderliche Starrheit und Unveränderlichkeit der Basis läßt sich dadurch erreichen, daß die gesamte Basis zusammen mit ihren reflektierenden Grenzflächen durch einen einheitlichen Glaskörper gebildet wird. Bei dieser Anordnung werden Verlagerungen der reflektierenden Flächen unbedingt vermieden, jedoch hat sie den Nachteil, daß sie verhältnismäßig schwer ist und daß der Glaskörper sowie seine Lagerung im Gerät sehr teuer wird, da Wärme- oder 'Montagespannungen vermieden werden müssen.With such rangefinders, they must delimit the base Parts have to be processed very carefully and stored in the device, which of course is a Means more expensive to manufacture the rangefinder. The required rigidity and immutability of the base can be achieved by making the entire base together with their reflective interfaces through a uniform glass body is formed. With this arrangement there are displacements of the reflective surfaces absolutely avoided, but it has the disadvantage that it is relatively heavy is and that the glass body and its storage in the device is very expensive, since heat or 'assembly stresses must be avoided.

Es ist daher bereits vorgeschlagen. worden, an Stelle eines starren durchgehenden Glaskörpers als Basisgrenzprismen Pentaprismen zu verwenden, die zwar drehungsunempfindlich, dafür aber verhältnismäßig teuer sind und ebenfalls eine teure Lagerung erfordern.It is therefore already proposed. been, in place of a stare continuous glass body to use pentaprisms as basic boundary prisms, although rotation-insensitive, but relatively expensive and also a require expensive storage.

Nach der Erfindung werden dagegen doppelt reflektierende Parallelogrammprismen mit Kantenwinkeln von (io° und i-->o' verwendet, die trotz ihrer Einfachheit gegenüber einer Drehung um eine Achse senkrecht zur Meßebene vollständig unempfindlich sind und trotzdem einen ebenso billigen und leichten Aufbau einer stabilen und unverständlichen Basis zulassen wie die bisher verwendeten drehungsempfindlichen Pentaprismen.In contrast, according to the invention, double-reflecting parallelogram prisms are used with edge angles of (io ° and i -> o 'used, which in spite of their simplicity as opposed to a rotation about an axis perpendicular to the measuring plane are completely insensitive and yet an equally cheap and light structure of a stable and incomprehensible one Allow base like the rotation-sensitive penta prisms used up to now.

Die gleichen Vorteile lassen sich erreichen, wenn als Basisendreflektoren je zwei unter einem Winkel von 12o° aneinanderstoßende ebene Spiegelflächen verwendet werden, wobei die eine Fläche vorzugsweise parallel zur Basis liegt.The same advantages can be achieved when used as base end reflectors two flat mirror surfaces adjoining each other at an angle of 12o ° are used be, where one surface is preferably parallel to the base.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß durch Knickung des Strahlengangs die wirksame-Länge der Basis größer ist als der. Abstand der beiden Meßstrahlen.The arrangement according to the invention has the additional advantage that by bending the beam path the effective length of the base is greater than the. Distance between the two measuring beams.

Parallelogrammprismen sind an sich in Verbindung mit Entfernungsmessern bereits bekannt, jedoch besitzen diese bekannten Prismen Kantenwinkel von 45°, und außerdem sind solche Prismen nicht drehungsunempfindlich.Parallelogram prisms are in themselves associated with range finders already known, but these known prisms have edge angles of 45 °, and furthermore, such prisms are not insensitive to rotation.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen Abb. i die Anordnung mit Prismen, Abb. ->,den Strahlenverlauf bei der Verkantung, des einen Prismas und Abb. 3 die Anordnung mit Spiegeln.Two embodiments of the invention are shown in the drawing, namely Fig. i show the arrangement with prisms, Fig. ->, the beam path at the tilt, the one prism and Fig. 3 the arrangement with mirrors.

In der Abb. i wird die Basis durch zwei Prismen i und 2 begrenzt. Der eine Meßstrahl Il wird in an sich bekannter Weise durch Drehkeile 3 abgelenkt, wodurch die Koinzidenz der Teilbilder entsprechend den Strahlen I und TI herbeigeführt wird.In Fig. I the base is delimited by two prisms i and 2. One measuring beam II is deflected in a manner known per se by rotary wedges 3, which brings about the coincidence of the partial images corresponding to the rays I and TI will.

Die Prismen i und 2 besitzen je parallele Begrenzungsflächen 4J6, 5/7, 9;11 und 8/io, die unter den Winkeln x bzw. /3 zueinander geneigt sind. Bei genauer Lage der Prismen liegen die Flächen 416 und 9J1 t parallel zur Verbindungslinie der hIeßstrahlen 1, 11. Der Strahlenverläuf ist folgendermaßen: Der Meßstrahl II fällt durch das Drehkeilpaar 3 senkrecht auf die Prisinenfläche 4. im Punkte 13 auf und gelangt ohne Brechung iin Punkte 14 auf die Fläche 5, mit der er einen Winkel y einschließt. Er wird also von der Fläche 5 unter dem gleichen Winkel y auf die Fläche 6 zu reflektiert und trifft diese im Punkte 15, wo er unter dem Winkel a auf die Fläche? zu reflektiert wird, die er im Punkte 16 schneidet. Der Winkel ;l ist = 9o -x, und daraus errechnet sich der Winkel 8=i8o-ß-y-i8o-ß-9o+a -9o -ß+a. Daraus errechnet sich der Winkel, in dem der Strahl 15, 16 die Prismenfläche 7 schneidet, zu i8o-a-ö =i8o-a-9o +ß-a =9o +ß-2a. Da die Prisinenwinkel a = 6o° und ß = i2o° betragen, so ergibt sich, daß cler Strahl 15, 16 die Fläche 7 unter rechtem Winkel schneidet, und da die Fläche j der Fläche 8 des zweiten Prismas parallel ist, tritt der Strahl im Punkte 17 ebenfalls unter rechtem Winkel in das zweite Prisma 2 ein und trifft die Prismenfläche 9 im Punkte 18 unter dem Winkel E, und es ist E = ö. Der Strahl 17, 18 wird daher an der Fläche 9 des Prismas 2 unter dem Winkel 8 reflektiert und auf die Fläche iö geworfen, auf die er unter dem Winkel y im Punkte i9 auftrifft, und dort wird er unter dem gleichen Winkel y auf die Fläche i i zu reflektiert, die er im Punkte 2o rechtwinklig schneidet, bevor er in das Auge 12 des Beobachters gelangt.The prisms i and 2 each have parallel boundary surfaces 4J6, 5/7, 9; 11 and 8 / io, which are inclined to one another at angles x and / 3. If the prisms are precisely positioned, the surfaces 416 and 91 are parallel to the connecting line of the hot rays 1, 11. The course of the rays is as follows: The measuring beam II falls through the pair of rotary wedges 3 perpendicularly onto the prism surface 4 at point 13 and arrives at points without refraction 14 on the surface 5, with which it encloses an angle y. It is thus reflected from the surface 5 at the same angle y towards the surface 6 and hits this at point 15, where it hits the surface at the angle a? too is reflected, which it intersects at point 16. The angle; l = 9o -x, and from this the angle 8 = i8o-ß-y-i8o-ß-9o + a -9o -ß + a is calculated. The angle at which the beam 15, 16 intersects the prism surface 7 is calculated from this as i8o-a-ö = i8o-a-9o + β-a = 9o + β-2a. Since the prism angles are α = 60 ° and β = 12 °, the result is that the beam 15, 16 intersects the surface 7 at a right angle, and since the surface j is parallel to the surface 8 of the second prism, the beam occurs in the Point 17 also enters the second prism 2 at a right angle and hits the prism surface 9 at point 18 at the angle E, and it is E = δ. The beam 17, 18 is therefore at the surface 9 of the prism 2 at the angle 8 is reflected and thrown onto the surface iö, on which it strikes at the angle y at point i9, and there it is reflected at the same angle y to the surface ii, which it intersects at right angles at point 2o before it enters the eye 12 of the observer.

Wird nun gemäß Abb. 2 das Prisma i um einen Winkel q gekantet, so trifft der Meßstrahl II auf die Fläche d. unter diesem Winkel im. Punkte 22 auf und wird daher um den Winkel z9 abgelenkt. Beträgt dieser Winkel 71 beispielsweise 5°, so errechnet sich e aus sin72 = sin i7/r,55 = sin 5°/1,55 zu D =.3° 13' und 31,5". Der Winkel Y' im Punkte 23 der Fläche 5 beträgt daher 9o - x + 0, und daraus errechnet sich der Winkel i?' im Punkte 24. der Fläche 6 zu = 90 -1- 2-$-ß.If, as shown in Fig. 2, the prism i is bent by an angle q, so the measuring beam II hits the surface d. at this angle im. Points 22 on and is therefore deflected by the angle z9. If this angle is 71, for example 5 °, e is calculated from sin72 = sin i7 / r, 55 = sin 5 ° / 1.55 to D = .3 ° 13 'and 31.5 ". The angle Y 'at point 23 of surface 5 is therefore 9o - x + 0, and from this is the angle i calculated? ' in point 24 of area 6 to = 90 -1- 2 - $ - ß.

Daraus ergibt sich der Auffallwinkel gegen di.e Lotrechte im Punkte 25 auf der Fläche 7 der Winkel a = 2 a -,0 - #" und da 2 a = ß ist, ergibt sich der Winkel c=-@.This results in the angle of incidence against the perpendicular at point 25 on surface 7, the angle a = 2 a -, 0 - # "and since 2 a = β, the angle c = - @.

Der Austrittswinkel des Strahls 25, 26 aus der Fläche 7, gegen die Lotrechte auf der Fläche 7 gemessen, ist = x, und da i. =,0, ist, muß auch x =,q sein, und daraus errechnet sich der zwischen den Geraden 25, 26 und 26, 27 eingeschlossene Winkel e' zu und da x = 27 ist, ergibt sich E' = /i - 9o0. Da in Abb. i der Strahl 21, 16, 18 auf der Fläche 7 senkrecht steht und da .die Strecke 21, 13 auf der Fläche :4 des Prismas senkrecht steht, ist der Winkel e = ; , so daß s = co-a ist, und wiederuni ist x = iSound eingesetzt ergibt sich e = P - 9ori, und hieraus ergibt sich a =Z, (l. 11. die Verkantung des Prismas i um den Winkel 77 ist ohne jeden Einfluß auf die Lage des Meßstrahls zwischen den Flächen 7, 8 der Prisinen i und 2, soweit nicht die Verkantung so stark erfolgt, (laß der Auffal(winkel des Strahls II auf die Fläche 4. in das Gebiet der Totalreflektion fällt bz«-. solange nicht der Auffallwinkel y aus (lein Gebiet der Totalreflektion herausfällt. _ Aus den obigen Ausführungen geht auch hervor, daß es gleichgültig ist, ob nur ein Prisma oder ein Spiegel verkantet ist oder beide relativ zueinander verkantet sind, wenn die Verkantung nur innerhalb gewisser Grenzen erfolgt, die durch die Totalreflektion der Prismenfläche begrenzt sind.The exit angle of the beam 25, 26 from the surface 7, measured against the perpendicular on the surface 7, is = x, and da i. =, 0, is, must also be x =, q, and from this the angle e 'enclosed between the straight lines 25, 26 and 26, 27 is calculated, and since x = 27, E' = / i - 9o0 results . Since in Fig. I the ray 21, 16, 18 is perpendicular to the surface 7 and since the line 21, 13 is perpendicular to the surface: 4 of the prism, the angle e =; , so that s = co-a, and again uni is x = iSound inserted results in e = P - 9ori, and from this results a = Z, (1. 11. the tilting of the prism i around the angle 77 is without any Influence on the position of the measuring beam between the surfaces 7, 8 of the prisms 1 and 2, as long as the tilting is not so strong (let the angle of the beam II on the surface 4 fall in the area of total reflection) as long as the angle of incidence y does not fall out of an area of total reflection. From the above it can also be seen that it does not matter whether only one prism or a mirror is tilted or both are tilted relative to one another, if the tilt is only within certain limits takes place, which are limited by the total reflection of the prism surface.

Die erfindungsgemäße Prismen- oder Spiegelanordnung kann an selbständigen Entfernungsmessern wie auch an mit Photokameras gekuppelten Entfernungsmessern 'in gleicher Weise vorteilhaft verwendet werden.The prism or mirror arrangement according to the invention can be used independently Rangefinders as well as rangefinders coupled with photo cameras' in can be used equally advantageously.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Optical rangefinder, the base of which is through two fixed prisms that are insensitive to rotation are limited by this characterized in that the two prisms have parallelogram prisms of edge angles of 6o and 120 'are.

2. Range finder according to claim i, characterized. marked, Instead of the two prisms, two each abutting at an angle of 120 ° flat mirrors are provided.