DE682119C

DE682119C - Optical rangefinder for working with a vertical staff

Info

Publication number: DE682119C
Application number: DEE49185D
Authority: DE
Inventors: Elek Istvan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1937-01-05
Filing date: 1937-01-05
Publication date: 1939-10-07

Description

Optischer Entfernungsmesser für das Arbeiten mit senkrechter Latte Die Erfindung geht aus von einem optischen Entfernungsmesser, bei welchem mit senkrecht stehender Latte gearbeitet wird und die Teilbilder der Lattenabschnitte mittels verstellbarer, zwischen Okular und Objektiv angebrachter, licbtbrecbender optischer Mittel bewegt werden. Die Erfindung selbst ist gekennzeichnet durch zwei einander gegenüber angeordnete Keilprismenpaare mit planparallelen Schrägdächen bzw. gekennzeichnet durch ein Paar in entgegengesetzter Winkelneigung zueinander eingestellter planparalleler Platten, welche(s) in der Grundstellung die der Multiplikationskonstante des Fernrohres entsprechende Verschiebung der Teilbilder vollziehen (vollzieht) und daß diese(s) Paar(e) optischer Mittel in axialer Richtung parallel verschiebbar bzw. kippbar sind. Bei diesem Entfernungsmesser können I. die schiefe Entfernung, 2. die waagerechte Entfernung und 3. der Niveauunterschied unmittelbar abgelesen werden.Optical rangefinder for working with a vertical staff The invention is based on an optical rangefinder in which with perpendicular standing staff is worked and the partial images of the staff sections by means of adjustable, licbtbrecbender optical mounted between the eyepiece and lens Funds are moved. The invention itself is characterized by two each other opposite pairs of wedge prisms with plane-parallel sloping roofs or marked by a pair of plane-parallel ones set at opposite angular inclinations to one another Plates, which in the basic position correspond to the multiplication constant of the telescope carry out the corresponding shifting of the partial images and that this (s) Pair (s) of optical means can be displaced or tilted in parallel in the axial direction are. With this rangefinder, I. the oblique distance, 2. the horizontal Distance and 3. the difference in level can be read off immediately.

Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, erfolgt beim Gegenstandfder ErfindNung die Verschiebung der Teilbilder gegeneinander durch die Verschiebung lichtr brechender optischer Mittel in axialer Richtung bzw. durch gegenseitiges Kippen solcher Mittel mit planparallelen Schichten, die zwischen Okular und Objektiv angebracht sind. As can be seen from the following description, the The subject matter of the invention is the displacement of the partial images relative to one another by the Displacement of light-refracting optical means in the axial direction or by mutual Tilting such means with plane-parallel layers between the eyepiece and objective are appropriate.

Der Entfernungsmesser nach der Erfindung unterscheidet sich demnach von dem bekannten mit lichtbrechenden Prismen arbeitenden Entfernungsmes ser hauptsächlich dadurch, daß durch die Veränderung der Lage der planparallelen Schichten die Lichtstrahlen zu sich selbst parallel verschoben werden, was eine Verschiebung der Teilbilder gegeneinander in der Bildebene zur Folge hat, während durch die Drehung der lichtbrechenden Prismen der bekannten Entfernungsmesser infolge der Änderung der Brechungswinkel der Lichtstrahlen die Bilder gleichzeitig mit der Verschiebung aus der Bildebene herausgedreht werden. Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist darin zu erblicken, daß, um ein Arbeiten mit lotrechter Latte zu ermöglichen, die Prismen bei Ausführung der Bildreduktion proportional sin2 a verschoben werden. The rangefinder according to the invention differs accordingly from the known working with refractive prisms Fernungsmes ser mainly in that by changing the position of the plane-parallel layers, the light rays to be shifted parallel to itself, resulting in a shift of the partial images against each other in the image plane results, while by the rotation of the refractive Prisms of the known range finders as a result of the change in the angle of refraction of the light rays the images simultaneously with the shift out of the image plane be unscrewed. Another essential difference can be seen in that, in order to enable working with a vertical staff, the prisms when executing the image reduction can be shifted proportionally to sin2 a.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele des Entfernungsmessers nach der Erfindung, und zwar verrichten bei: Fig. I zwei Paar mit den lichtbrechenden Flächen einander zugewendeten Keilprismen die Trennung und parallele Weitergabe des Sichtstrahles SO, und in Fig. 2 trennen und befördern parallel weiter den Sichtstrahl SO ein Paar planparallele Platten. The drawing illustrates two exemplary embodiments of the range finder according to the invention, namely in: Fig. I two pairs with the refractive Facing each other, wedge prisms provide separation and parallel transmission of the sight beam SO, and in Fig. 2 separate and convey in parallel Further the sight beam SO a pair of plane-parallel plates.

Fig. 3 zeigt das im Bildfeld des Fernrohres sichtbare Bild der Distanzmeßlatte. Fig. 3 shows the image of the distance measuring rod visible in the field of view of the telescope.

Fig. 4 ist eine Konstruktionslösung, die sich auf die Verschiebung des einen Prismenpaares bezieht. Fig. 4 is a design solution focusing on the displacement of a pair of prisms.

Fig. 5 ist eine weitere Konstruktionsiösung zur Durchführung der bei Fig. 4 erwähnten Aufgabe bzw. zur Änderung des Diastimometerwinkels. Fig. 5 is another design solution for implementing the in Fig. 4 mentioned task or to change the diastimometer angle.

Fig. 6 zeigt die prinzipielle Art der Messung einer waagerechten Entfernung, während Fig. 7 dasselbe zur Messung eines Niveauunterschiedes zeigt. Fig. 6 shows the basic type of measurement of a horizontal Distance, while Fig. 7 shows the same for measuring a level difference.

Fig. 8 zeigt dieEinteilung einer zum Distanzmesser geeigneten Latte. Fig. 8 shows the division of a staff suitable for a range finder.

Der Distanzmesser wird im folgenden in der Reihenfolge der auszuführenden Aufgaben beschrieben. The distance meter will be used in the following in the order in which it is to be carried out Tasks described.

I. Bestimmung der schiefen Entfernung: Die lichtbrechenden Prismen sind zwischen Okular und Objektiv angebracht (Fig. 1 und 2) und teilen die Strahlengarbe bzw. den Sichtraum in eine rechte und linke Hälfte. I. Determination of the oblique distance: the light-refracting prisms are attached between the eyepiece and objective (Fig. 1 and 2) and divide the beam of rays or the viewing space into a right and left half.

Der mit der Sichtachse zusammenfallende Strahl SO trifft auf in entgegengesetzten Neigungswinkeln liegende Prismenflächen, wird somit in der einen Hälfte des Sichtraumes in die Richtung S1 und in der anderen Hälfte in die Richtung S2 gebrochen. Die beiden Richtungen bilden den die Entfernung bestimmenden Winkel D, den sog. Diastimometerwinkel. Die getrennten Strahlen kommen in den rückwärts stehenden planparallelen Prismeuflächen in ihre ursprüngliche Richtung zurück und setzen parallel verlaufend die durch die Punkte öl, 02 begrenzte Länge k im Bildfeld fest bzw. schneiden dieselbe aus der Distanzmesserplatte heraus.The beam SO coinciding with the visual axis strikes in opposite directions Prism surfaces lying at angles of inclination are thus in one half of the viewing area broken in the direction of S1 and in the other half in the direction of S2. The two Directions form the angle D that determines the distance, the so-called diastimometer angle. The separated rays come in the backward, plane-parallel prismatic surfaces in their original direction and continue running parallel through the Points oil, 02 limited length k in the image field or cut the same from the Spacer plate out.

Die durch die Punkte 0 der um die Länge k verschobenen Bilder der Latteneinteilung bezeichneten Lattenlängen ergeben nach Fig. 3 die direkte Ablesung der schiefen Entfernung, wenn die Länge k der Multiplikationskonstanten des Fernrohres entspricht.The images of the shifted by the length k through the points 0 The lath lengths designated lath division give the direct reading according to FIG. 3 the oblique distance if the length k is the multiplication constant of the telescope is equivalent to.

2. Bestimmung der waagerechten Entfernung: In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Di stanzmes sers veranschaulicht. 2. Determination of the horizontal distance: In the drawing are illustrates two embodiments of the distance meter.

In Fig. I verrichten zwei Paar mit den lichtbrechenden Schrägflächen einander zugekehrten Prismen P1 und P2, d. h. der dazwischenliegende planparallele Luftraum die Trennung und parallele Verschiebung des Strahles SO und in Fig. 2 ein Paar planparallele Glasplatten.In Fig. I do two pairs with the refractive inclined surfaces facing prisms P1 and P2, d. H. the plane-parallel one in between Air space the separation and parallel displacement of the beam SO and in Fig. 2 a Pair of plane-parallel glass plates.

Die optische Aufgabe und das Ergebnis sind in beiden Fällen identisch, der Unterschied ist, daß im Fall der Fig. 1 die itnderung der Länge k durch Annäherung oder Entfernung der beiden Prismenpaare p1 und P2 voneinander und bei Fig. 2 durch das gegenseitige Kippen der planparallelen Platten bzw. durch Öffnen oder Schließen des Winkels D bewirkt wird. The optical task and the result are identical in both cases, the difference is that, in the case of FIG. 1, the length k changes by approximation or removal of the two pairs of prisms p1 and P2 from one another and in FIG. 2 through the mutual tilting of the plane-parallel plates or by opening or closing of the angle D is effected.

Die Länge k ergibt die Multiplikationskonstante des Entfernungsmessers, die in konstanter Länge gewählt gestattet, daß mit ihr als konstanter Multiplikationswert die schräge Entfernung ohne Umrechnung unmittelbar ermittelt bzw. abgelesen werden kann, während zur Ablesung der waagerechten Entfernung die Änderung der Länge k in Verhältnis von cos2 a erforderlich ist. Eine Änderung der Länge k in solchem. Maße erfolgt durch ein lineares Verschieben. The length k gives the multiplication constant of the range finder, which is chosen in constant length allows that with it as a constant multiplication value the inclined distance can be determined or read immediately without conversion can, while for reading the horizontal distance the change in length k in the ratio of cos2 a is required. A change in length k in such. Dimensions are made by linear shifting.

In Fig. 6 zeigt der größere Kreis den Höhenkreis des Fernrohres an, während der kleinere Kreis zur Übertragung des linearen Vorschiebens dient. Zur Verdrehung des Fernrohres von 05 bis 90° ist ein dem Strahl R gleiches Vorschieben erforderlich, was auf den kleinen Kreis übertragen gleich dessen Durchmesser CF ist. In Fig. 6 the larger circle shows the height circle of the telescope, while the smaller circle is used to transmit the linear advance. To the Rotation of the telescope from 05 to 90 ° is an advance in the same way as beam R. required what transferred to the small circle equal to its diameter CF is.

Das Verhältnis beider Kreise ist 1:2; wird das Fernrohr von 0° bis 905 geneigt (verdreht), so macht der kleine Kreis im Zusammenhang damit eine Drehung von 0° bis I800, es entspricht also dem Neigungswinkel des Fernrohres ein Ubertragungswinkel 2 a. The ratio of both circles is 1: 2; the telescope will move from 0 ° to 905 inclined (twisted), the small circle makes a rotation in connection with it from 0 ° to 1800, so a transmission angle corresponds to the inclination angle of the telescope 2 a.

Das Gesagte ist durch die in Fig. 6 veranschaulichte Konstruktion gezeigt, in der in Richtung des eingeschriebenen Pfeiles der Treffpunkt der mit dem Wert der Winkelverdrehung des Neigungswinkels a und des Übertragungs.winkels 2 a verdrehten Strahlen R und r mit E bezeichnet ist, welcher Treffpunkt E der beiden Schenkel der obigen Winkel auf den Durchmesser des kleinen Kreises projiziert, der dem Winkel des für R = I angenoInmenen ganzen Vorschubes (R = Durchmesser CF) entsprechende Quotient entsteht, der in der Zeichnung mit e bezeichnet ist. Gemäß den in Fig. 6 angegebenen Bezeichnungen sind die Zusammenhänge die folgenden: R = 2r oder R-BC, vom Dreieck ABC; AB=BC#sin α=R#sin α, vom Dreieck CDE; DE = e = CE sin a, AB=CE, e=R,sin2a; daR= I, e=sin2 a.The foregoing is by the construction illustrated in FIG. 6 shown in the direction of the inscribed arrow the meeting point of with the value of the angular rotation of the inclination angle a and the transmission angle 2a twisted rays R and r is denoted by E, which meeting point E of the two Legs of the above angles projected onto the diameter of the small circle, the corresponding to the angle of the total feed assumed for R = I (R = diameter CF) The quotient arises, which is denoted by e in the drawing. According to the in Fig. 6, the relationships are as follows: R = 2r or R-BC, from triangle ABC; AB = BC # sin α = R # sin α, from triangle CDE; DE = e = CE sin a, AB = CE, e = R, sin2a; daR = I, e = sin2 a.

Gemäß obiger Ableitungell ist -e t sin2a. Da ferner e die Ergänzungsfunktion von k ist, also k = Isin2 acos2 z, erfolgen die Anderungen des Wertes von k im Verhältnis cos2 a, was die direkte Ablesung der horizontalen Abstände ergibt.According to the above derivation, -e t sin2a. Since furthermore e is the complementary function of k, i.e. k = Isin2 acos2 z, the changes in the value of k take place in the ratio cos2 a, which gives the direct reading of the horizontal distances.

Der lineare Vorschub e erfolgt im Fall der Fig. I durch Annäherung des Prismenpaares Pi zum Prismenpaar p2, im Fall der Fig. 2 durch Zurückkippenlassen der planparallelen Platten in eine zur Sichtachse senkrechte Ebene. The linear feed e takes place in the case of FIG of the pair of prisms Pi to the pair of prisms p2, in the case of FIG. 2 by letting it tilt back of the plane-parallel plates in a plane perpendicular to the visual axis.

Ein Ausführungsbeispiel der mechanischen Lösung ist in Fig. 4 veranschaulicht. Die vom Höhenkreis des Fernrohres auf die Drehscheibe im Verhältnis 1 : 2 übertragene Verdrehung schiebt den Schubarm m infolge des Zapfens n linear vorwärts oder zieht ihn zurück, und da der Schubarm auf der Fassung am Fassungsring des Prismenpaares p1 befestigt ist, wird demzufolge das Prismenpaar Pt im Verhältnis sin2 a dem Prismenpaar P2 angenähert oder entfernt. An embodiment of the mechanical solution is illustrated in FIG. The one transferred from the height circle of the telescope to the turntable in a ratio of 1: 2 Rotation pushes the push arm m linearly forward or pulls as a result of the pin n him back, and there the push arm on the mount on the mount ring of the pair of prisms p1 is attached, the prism pair Pt in the ratio sin2 a becomes the prism pair P2 approached or removed.

Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der mechanischen Lösung. Der Vorschub wird hier durch die Keilfläche des Drehringes p bewirkt. Die Keilfläche ist für eine Verdrehung von 2 X 450 ausgebildet, somit wird das Prisma durch die beiden Hälften des Ringes gesondert bis zur von o° 0 bis 450 gehenden Neigungsgrenze des Fernrohres gestellt. Fig. 5 shows another embodiment of the mechanical solution. The feed is effected here by the wedge surface of the rotating ring p. The wedge surface is designed for a rotation of 2 X 450, so the prism is through the both halves of the ring separately up to the slope limit from 0 ° to 450 ° of the telescope.

Die Keilfläche des Drehringes q schiebt, wie in Fig. 2 ersichtlich, den Gleitkörper s vorwärts. Dieser berührt den Einfassungsarm t und verschiebt ihn, wodurch die lichtbrechenden Flächen des Plattenpaares sich bis zur Grenze des Winkels fl/2 kippen und die Länge k in der Proportion zu cose a stellen. The wedge surface of the rotating ring q pushes, as can be seen in Fig. 2, the sliding body s forward. This touches the frame arm t and moves it, whereby the refractive surfaces of the pair of plates extend to the limit of the angle Tilt fl / 2 and set the length k in proportion to cose a.

Es ist natürlich, daß der Vorschub mit dem in die Keilfläche eingeschnittenen Ring auch im Fall der Fig. I angewendet werden kann und auch die Verstellung mittels Drehscheibe mit Zapfen n und Schiebarm m im Fall der Fig. 2. It is natural that the advance with the cut in the wedge surface Ring can also be used in the case of Fig. I and also the adjustment means Turntable with pin n and sliding arm m in the case of FIG. 2.

Die Stellung der Prismen kann gemäß den Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit dem Höhenkreis selbsttätig erfolgen, jedoch auch von Hand, wobei die Drehscheibe mit Zapfen n bzw. der Drehring q eine Grundeinteilung von oO bis 450 in den Kreisbogen von go0 verteilt erhalten. Durch Einstellung des Böschungswinkels an dieser Skala werden die lichtbrechenden Prismen auf die Bildverschiebung k cos2 a eingestellt, die waagerechten Entfernungen sind also direkt von der Latte abzulesen. The position of the prisms can according to the embodiments in Relation to the height circle take place automatically, but also by hand, whereby the rotary disk with pin n or the rotary ring q have a basic division from oO to 450 distributed in the arc of go0. By setting the angle of approach on this scale the light-refracting prisms are adjusted to the image displacement k cos2 a, so the horizontal distances can be read directly from the staff.

3. Wird die lineare Bewegung e in der in Fig. 7 gezeigten Art auf einen Kreisbogen von 450 übertragen, entsteht eine tga proportionale gleichförmige Kreisbogeneinteilung e = r tga. Der Index dieser Tangentenskala deckt sich mit der in Fig. 4 dargestellten Drehscheibe mit Zapfen n bzw. mit dem in Fig. 5 gezeigten Ring q. Werden die Prismen der Skala entsprechend auf den Böschungswinkel eingestellt, erhält man die Lattenablesung von (i - tga). Wird weiterhin diese Lattenablesung aus der hinzugenommenen Lattenablesung der schiefen Entfernung abgezogen, erhält man die unmittelbare Ablesung der Tangentenwerte, die gleich dem Niveauunterschied der Einstellung und Richtungspunkte ist. 3. If the linear movement e in the manner shown in Fig. 7 on Transferring an arc of 450, the result is a uniform, proportional to tga Circular arc division e = r tga. The index of this tangent scale coincides with the The turntable shown in FIG. 4 with pin n or with the one shown in FIG Ring q. If the prisms on the scale are adjusted to the angle of repose, the staff reading is obtained from (i - tga). Will continue this staff reading subtracted from the added staff reading of the oblique distance, is obtained get the immediate reading of the tangent values, which equals the level difference the setting and direction points is.

Fig. 8 zeigt die Einstellung der zu dem Distanzmesser passenden Latte mit vier Nonien. Durch die gegenseitige Verschiebung der Bilder verschieben sich nicht nur die Noniusbilder, sondern auch die linke und rechte Lattenteilung in entgegengesetzter Richtung zueinander und sichern somit gleichzeitige, einander kontrollierende Lattenabmessungen. Fig. 8 shows the setting of the staff matching the range finder with four verniers. Due to the mutual shifting of the images shift not only the vernier pictures, but also the left and right slat division in opposite directions Direction to each other and thus ensure simultaneous, mutually controlling slat dimensions.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Optical rangefinder for Working with a vertical staff, in which the partial images of the staff sections by means of an adjustable light-refracting lens mounted between the eyepiece and the lens optical means are moved, characterized by two oppositely arranged Wedge prism pairs with plane-parallel inclined surfaces or marked by a Pair of plane-parallel set at opposite angular inclinations to one another Plates, which in the basic position correspond to the multiplication constant of the telescope carry out the corresponding shifting of the partial images, and that this (s) Pair (s) of optical means can be displaced or tilted in the axial direction par allel are.

2. Optical rangefinder according to claim I, characterized in that that the refractive optical means on those with the sine square of the angle of repose proportional shifting of the partial images are adjustable.

3. Optical rangefinder according to claim I and 2, characterized in that that when determining the horizontal distance, the shift of the optical means by the to the diameter of the angle of the slope angle multiplied by two rotated circle projected linear feed takes place.

4. Optical rangefinder according to one of claims I to 3, characterized characterized in that the linear feed by means of the turntable (shown in Fig. 4) with pin (, i) and the push arm (m) in free-articulated connection with it or by means of the rotary ring (q) (shown in FIG. 5), wedge-shaped cross section he follows.

5. Optical rangefinder according to one of claims I to 4, characterized in that the linear scale is so on a tangent scale it is transmitted that the setting of this scale on the angle of repose is a staff reading from the value 1-tg α results.

6. Staff, divided from the middle, for measuring with the optical Distance meter according to Claim 1 or the following, characterized by at two points making matching stick readings using four for reading of the decimal nonius divisions.