-
Mit einem Vergrößerungsglas ausgerüstete Ablesevorrichtung für tiefliegende
Skalen, insbesondere von Radiogeräten, Telegrafiegeräten u. dgl.
-
Bei Radiogeräten, Telegrafiesendern u. dgl. ergibt sich oft aus Baugründen
die Notwendigkeit, die Skala vertieft anzubringen.
-
Eine so angebrachte Skala läßt sich nur von vorn ablesen, während
es jedoch oft erwiinscht ist, daß die Skala auch vorzugsweise schräg von oben oder
schräg von unten erkennbar sein soll. Dieser Fall liegt insbesondere dann vor, wenn
die betreffenden Geräte entweder über oder unter dem Auge der die Skala ablesenden
Person angebracht sind. Im allgemeinen ist auch die Skala von dem Auge des Beobachters
ziemlich weit entfernt, soll aber doch noch gut erkennbar sein.
-
Die Abb. 1 zeigt im Schnitt einen solchen Fall. Die tiefliegende
Skala a kann von einem aus der Pfeilrichtung b blickenden Beobachter nicht gesehen
werden, da beispielsweise der Punkt d der Skala durch die über der Skala dachartig
angeordnete Gehäusewand c verdeckt ist.
-
Die Erfindung schafft nun eine optische Vorrichtung, vermittels deren
die Skala trotz ihrer ungünstigen Lage aus der Richtung gesehen und auch noch zusätzlich
vergrößert werden kann.
-
Die neue Ablesevorrichtung besteht aus einer Konvexzylinderlinse
und einer Konkavzylinderlinse. Hierbei sind die beiden Linsen so voreinander angeordnet,
daß die Mittelachse des die Konkavfläche erzeugenden Zylinders mit der Mittelachse
des die Konvexfläche erzeugenden Zylinders einen Winkel bildet.
-
In der Abb. 1 ist eine solche Konkavzylinderlinse g im Schnitt dargestellt.
Die Planfläche dieser Zylinderlinse ist mit f bezeichnet. Ein von dem Skalenpunkt
d ausgehender Lichtstrahl wird durch die Plankonkavzylinderlinse so abgelenkt, daß
er in das Auge des in der Pfeilrichtung b schauenden Beobachters gelangt. Dieser
Beobachter sieht also den Punkts in der Richtung des Pfeils b etwa an der Stelle
k.
-
Vermittels dieser Konkavzylinderlinse kann also ein Beobachter gewissermaßen
um die
Ecke sehen, wobei die Decke die vorspringende Gehäusewand
c ist.
-
Es ist nun nicht möglich, das durch die Konkavzylinderlinse erzeugte
virtuelle Bild durch ein normales Vergrößerungsglas zu betrachten, da ein solches
Glas als brechende Fläche eine sphärische Konvexfläche hat, deren eine Richtung
die Wirkung der eben beschriebenen Konkavzylinderlinse wieder aufheben würde. Um
trotzdem eine tiefliegende Skala auch bei schrägem Aufsehen von oben oder von unten
sowohl sichtbar zu machen als auch noch dazu vergrößern zu können, ist es notwendig,
eine zweite lichtbrechende Fläche vorzusehen, der die Aufgabe der Vergrößerung zuerteilt
wird. Diese zweite Fläche muß eine konvexe Fläche sein, und sie ist erfindungsgemäß
auch wieder eine Zylinderfläche. Ein Teil der Erfindung besteht nun darin, daß die
Längsachse der Konkavzylinderfläche und die Längsachse der Sonvexzylinderfläche
miteinander einen Winkel, vorzugsweise einen rechten Winkel, bilden. Im letzteren
günstigsten Falle stören sich die beiden einander entgegengesetzten Wirkungen der
Zylinderflächen nicht. Als vergrößernde Linse kann eine Plankonvexzylinderlinse,
eine Bikonvexzylinderlinse oder eine meniskusförmige Zylinderlinse verwendet werden.
Eine Zylinderlinse, beispielsweise eine Plankonkavzylinderlinse, hat die Eigenschaft,
ein senkrecht auf ihre Planfläche auffallendes Lichtband nicht abzulenken, wenn
dieses Lichtband auf die Achse des die Konvexfläche erzeugenden Zylinders gerichtet
ist.
-
Diese Achse liegt also in der Ebene geringster Lichtablenkung der
Plankonkavzylinderlinse.
-
Senkrecht zu dieser Achse liegt die Ebene stärkster Ablenkung der
Plankonkavzylinderlinse. Bei der in der Abb. I dargestellten Ausführung fällt die
Ebene stärkster Lichtablenkung der Plankonkavzylinderlinse g mit der Zeichenebene
zusammen. Errichtet man senkrecht auf der Zeichenebene in der Mitte der Plankonkavzylinderlinse
eine Ebene, so ist dies die Ebene geringster Lichtablenkung dieser Plankonkavzvlinderlinse.
-
In der Abb. 2 ist eine Plankonkavzylinderlinse i dargestellt, die
in Abb. 3 um go0 gedreht ist. Für die Linse i liegt nach Abb. 3 die Ebene stärkster
Lichtablenkung in der Zeichenebene. Bei der Ausführung nach Abb. 2 bildet die Zeichenebene
die Ebene geringster Lichtablenkung für die Plankonvexzylinderlinse i.
-
Wenn der Skalenabschnitt stark von der ouadratform abweicht, können
aus fabrikatorischen Gründen an Stelle der Zylinderlinse auch Ausschnitte aus sphärischen
Linsen verwendet werden. Dadurch, daß man bei dieser Art von Skalenausschnitten
gezungen wird, hierfür Linsenstücke zu verwenden, die eine größere Höhe als Breite
haben, wird doch eine optische Wirkung, die sich der Wirkung der Zylinderlinse annähert,
erhalten. Eine sphärische Linse solcher Form hat zwar an allen Stellen den gleichen
Radius, lenkt aber in einer Ebene, die der größten Breite der 1: Linse entspricht,
das Licht viel stärker ab als in der hierzu senkrechten Ebene. Bedingung ist jedenfalls
stets für die zur Verwendung gelangenden sphärischen Linsen, daß sie in einer bestimmten
Ebene ein Minimum an Lichtablenkung haben. Auch diese aus sphärischen Linsen herausgeschnittenen
Linsen müssen natürlich so gegeneinandergedreht angebracht werden, daß die Ebene,
in welcher die konkave Linse ein Maximum an ablenkender Wirkung hat, mit der Ebene,
in welcher die konvexe Linse Ciii Maximum an ablenkender Wirkung hat, einen Winkel,
vorzugsweise von 902, bildet.
-
Die Abb. 2 zeigt die Ablesevorrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt
und wie sie in der senkrechten Wand eines Telegrafiegerätes angebracht werden müßte.
Die Abb. 3 ist ein Schnitt durch die Vorrichtung nach Abb. 2 in Richtung A-B. Die
Ausführung nach Abb. 3 ist also gegenüber der nach Abb. 2 um 900 gedreht. e ist
die Konkavfläche der Plankonkavzylinderlinse g; i ist die Konvexfläche der Plankonvexzylinderlinse
g. In den meisten Fällen wird die Aufgabe gestellt sein, eine senkrechte Skala von
vorn, von oben und von unten sehen zu können. Die Abb. 4 zeigt, wie eine senkrecht
stehende Skala a in normalem Zustand von vorn gesehen etwa aussieht. Die Abb. 5
zeigt das Aussehen der gleichen Skala, wenn sie sich unter einer Konkavzylinlderfläche
mit waagerechter Achse befindet. Man sieht, daß die Skala wohl in der Längsrichtung
der Striche verkleinert worden ist, daß aber der Abstand der Striche voneinander
erhalten geblieben ist. Die Abb. 6 zeigt das Aussehen -dieser Skala, wenn sie sowohl
durch die Konkavzylinderfläche e als auch durch die Konvexzylinderfläche i betrachtet
wird. Durch die Wirkung der Fläche i wird der Abstand der Skalenteile wohl vergrößert,
nicht aber ihre Länge. Es ist sofort erkennbar, daß die Verkürzung der Skalenstriche
für das Ablesen verhältnismäßig bedeutungslos ist.
-
Wesentlich ist, daß die Skalenstriche zwar scheinbar gehoben werden,
also sowohl von oben als auch von unten zu sehen sind, aber doch in der Breite vergrößert
erscheinen.
-
Auch schräg sitzende Skalen können auf diese Weise bequem betrachtet
werden. In diesem Fall kann es erfindungsgemäß zlveckmäßig sein, die Achsen der
Ronlcav- und der Konvexfläche nicht senkrecht zueinander zu stellen,
sondern
um einen gewissen Winkel zu drehen, damit eine scheinbare Drehung der Skalenstriche
erreicht wird. Man kann auch die Ablesevorrichtung so auf die Skalenteile setzen,
daß die Längsachse der Konkavzylinderfläche nicht senkrecht zu den Skalenstrichen
steht.
-
Natürlich ist es nicht immer notwendig, daß eine Skala sowohl von
oben als auch von unten betrachtet werden soll. Ist nur ein senkrechtes Aufsehen
auf die Skala möglich, und nur ein Aufsehen, beispielsweise von oben, erwünscht,
so wird man natürlich eine Konkavlinse nehmen, die nur einseitig ausgebildet ist.
In diesem Falle ist die Konkavzylinderfläche also unsymmetrisch.
-
Man kann selbstverständlich ein übriges tun und in an sich bekannter
Weise die konkave und die konvexe Fläche sphärisch gestalten.
-
Die Erfindung beruht auf einer sinngemäßen Anwendung der optischen
Eigenschaften der Zylinderlinse. Wie bereits erwähnt, hat eine solche Linse stets
in einer Ebene ein Minimum an Ablenkung. Es wird nun die vergrößernde Wirkung von
einer Linse besorgt, welche die senkrechten Skalenstriche wohl in der Breite auseinanderzieht,
welche aber die Höhe der Skalenstriche nicht ändert. Die schräge Sichtbarkeit der
Skala wird von einer Linse ermöglicht, welche zwar die Länge der Skalenstriche verkürzt,
aber ihren Abstand nicht ändert. Die Verkürzung der Skalenstriche ist aber für den
Ablesevorgang verhältnismäßig bedeutungslos. Die Erfindung macht sich also die optische
Wirkungslosigkeit der Zylinderlinse dadurch zunutze, daß sie die Ebenen, in.der
diese optische Wirkungslosigkeit bei der Konvex- und bei der Konkavlinse auftreten,
gegeneinander so dreht, daß der Beobachtungsvorgang hierdurch nicht beeinflußt wird.
-
Es ist zrar schon bekannt, zum Ablesen von Skalen Plankonvexzylinderlinsen
zu verwenden, jedoch ist hier stets nur eine einzige Linse angewendet worden, die
sich über der Skala befunden hat, und es ist diese nicht mit einer zweiten eben
solchen Linse kombiniert worden, wobei beide Linsen miteinander einen Winkel bilden.
-
Es läßt sich nicht vermeiden, daß eine kleine Verzerrung der Skala
eintritt, was jedoch beim Ablesen dann nicht stört, wenn die Skala sich gegen eine
in gleicher Ebene befindliche Ablesemarke bewegt. Es mag aber manchmal vorkommen,
daß doch eine unliebsame Verzerrung eintritt, wenn die Ablesevorrichtung gemäß dieser
Erfindung vor der Skala angeordnet ist. In diesem Fall ist eine weitere Ausbildung
der Erfindung darin zu sehen, daß die Skala in an sich bekannter Weise so verzerrt
gezeichnet wird, daß sie durch die hierauf abgestellte Ablesevorrichtung normal
wiedergegeben wird. So könnten beispielsweise die Skalenstriche und die Ziffern,
die an der Skala stehen, übertrieben hoch gezeichnet werden, so daß sie durch die
einseitige Verkleinerung der Konkavfläche-zu normaler Größe scheinbar zusammenschrumpfen,
in der Breite aber doch vergrößert werden (vgl. Abb. 7). Bei schräg liegender Skala
können die Skalenstriche auch in der Weise schräg gezeichnet werden, daß sie in
Verbindung mit dieser Ablesevorrichtung zu senkrechtstehenden werden.
-
Die Ablesevorrichtung gemäß dieser Erfindung kann natürlich sowohl
aus einer Vereinigung von mehreren Linsen aus Glas oder Kunstharz bestehen. Sie
kann aber selbstverständlich auch durch ein einziges Stück Glas oder Kunstharz gebildet
werden.
-
Um nun noch eine zusätzliche Beleuchtungseinrichtung zu schaffen,
kann entweder die Abmessung der Konvexfläche so gehalten werden, daß sich die Skala
an der Stelle stärkster Aufhellung der auf die Konvexfläche auffallenden Strahlen
befindet, wie dies bei sphärischen Vergrößerungsgläsern, die ihr Gesichtsfeld selbst
beleuchten, bereits bekannt ist. Natürlich findet, da es sich hier um eine Zylinderlinse
handelt, eine Licht: konzentration nur in einer Richtung statt.
-
Es ist daher in diesen Fällen zweckmäßig, eine Zylinderlinse zu verwenden,
deren konvexe Fläche im Querschnitt eine Öffnung von vorzugsweise über I00° hat.
Der Abstand des Scheitels dieser Konvexfläche von der Skala muß so gewählt werden,
daß'sich die Skala in der Ebene der stärksten Beleuchtung der durch die Konvexfläche
auf sie fallenden Strahlen befindet. Dies wird der Fall sein, wenn der Abstand Skala-Scheitel
der Konvexfläche nahe dem Radius der Konvexfläche liegt. ~Die Abb. 8 zeigt eine
solche Ausbildung der Ablesevorrichtung, bei welcher bei der praktischen Anwendung
die Ablesevorrichtung um go0 nach vorn geklappt zu denken ist. In diesem Falle liegt
die Längsachse der Konkavzylinderlinse waagerecht und die Längsachse der Konvexzylinderlinse
senkrecht.
-
Die Ablesevorrichtung gemäß der Erfindung kann auch sehr gut mit
einer künstlichen Beleuchtung versehen werden. Entweder kann die Lichtquelle so
angebracht werden, daß sie durch die Ablesevorrichtung hindurchleuchtet. Hierbei
wird sie zweckmäßig nach oben gegen das Auge des Beobachters abgeschirmt. Die Skala
kann auch von der Seite angeleuchtet werden, so daß die Lichtstrahlen schräg zu
der Ablesevorrichtung und der Skala auf diese treffen. In
diesem
Fall geht jedoch ein großer Teil des beleuchtenden Lichtes verloren, weil es von
der Skala infolge seines flachen Auftreffens im gleichen Winkel wie von einem Spiegel
reflektiert wird und nicht in das Auge des Beobachters fällt.
-
Die Abb. g zeigt im Schnitt eine zwecL-mäßige Einrichtung einer Beleuchtung
für eine Ablesevorrichtunggemäß der Erfindung.
-
Vor der Skala a befindet sich eine im Schnitt gezeichnete Plankonkavzylinderlinse
g. Das Licht einer Lichtquelhe k tritt durch eine Seitenkante in diese Zylinderlinse
ein und wird zum Teil durch die konkave Fläche c total reflektiert und auf die Skala
a geworfen.
-
Ein Teil der Strahlung der Lichtquelle k trifft nicht auf die Konkavfläche
e, sondern geht auf die Seitenkante l, die so gestellt sein muß, daß sie den Lichtstrahl
zurückwirft, und zwar zweckmäßig gegen die ihr zuliegende Seite der Fläche e. Auch
dieses zurückgeworfene Licht wird total reflektiert und gelangt auf die Skala a.
Entweder kann die Seitenkante I verspiegelt werden, sie wird dann zweckmäßig etwas
geneigt gesetzt, so daß die Lichtstrahlen auch wirklich die Konkavfläche e treffen,
oder man kann die Seitenkante l prismatisch ausbilden, wie dies die Abb. g im Schnitt
zeigt. Vorteilhaft wird zwischen die Lichtquelle k und die Liditeintrittsfläche
eine Linse gesetzt, welche die von der Lichtquelle k kommenden Strahlen parallel
richtet, oder es wird, wie dies in der Abb. Io unten gezeigt ist, die Lichteintrittsfläche
nt als Zylinderfläche ausgebildet, in deren Brennlinie die zweckmäßig strichförmige
Lichtquelle k sitzt. Der von der Lichtquelle k kommende Lichtstrahl gelangt, soweit
er nicht schon bei seinem Eintritt die Fläche e trifft, auf die Kante ii, wird von
dieser im rechten Winkel durch Totalreflexion auf die Kante o geworfen und von dieser
wieder im rechten Winkel der Fläche e zugestrahlt.
-
Beleuchtungsvorrichtungen, bei welchen die Strahlen einer Lichtquelle
in das Innere einer Glasplatte ~ eintreten und in dieser durch Totalreflexion verbleiben,
sind bereits bekannt. Schriftzeichen u. dgl. werden dann vorzugsweise durch Aufrauhen
der Oberfläche dieser Glasplatte sichtbar gemacht, weil an diesen Stellen die Totalreflexion
unterbrochen ist. Im vorliegenden Falle handelt es sich aber darum, das beleuchtende
Licht einer Lichtquelle aus der Linse austreten zu lassen und dieses auf die Skala
zu lenken.