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Raumbildentfernungsmesser Die Erfindung betrifft Raumbildentfernungsmesser
mit körperlichem Meßmarkensystem, d. h. mit Meßmarken, die im Strahlengange der
Abbildung des Objektes angebracht sind. Derartige Entfernungsmesser sind in der
üblichen Ausführung empfindlich gegen mechanische und thermische Einflüsse, auch
wenn die optischen Elemente des Gerätes selbst unempfindlich sind und außerdem gegen
die durch Luftschichtung im Innern des Gerätes hervorgerufenen Fehler die bekannten
Maßnahmen getroffen sind. Die Geräte bedürfen deshalb während ihres Gebrauchs von
Zeit zu Zeit einer Berichtigung nach einem der bekannten Justierverfahren, um die
vor allem durch die Objektive, bei Raurnbildentfernungsmessern auch durch die Meßmarken
bedingte Empfindlichkeit auszugleichen.
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Als unempfindliche Entfernungsmesser, deren wesentlicher Vorteil darin
besteht, daß die durch die genannten Einflüsse hervorgerufenen Änderungen der Lage
der optischen Elemente das Meßergebnis nicht zu beeinflussen vermögen, bezeichnet
man solche Entfernungsmesser, bei denen eine Wiederholung der Justierung während
des Gebrauchsnicht nötig ist. Die bekannten unempfindlichen Entfernungsmesser für
einäugige Beobachtungberuhen sämtlich darauf, daß die von den Enden der Entfernungsmesserbasis
kommenden Abbildungsstrahlen des Objektes in der Brennebene eines Objektivs zu Teilbildern
des Objektes vereinigt werden. Weiterhin ist ein unempfindlicher Räumbildentfernungsn
iesser bekannt, bei dem die in einem unempfindlichen Doppelkollimator angebrachten
Meßmarken in ein wie ein Stangenfernrohr gebautes Beobachtungssystem hineingespiegelt
werden. Diese Ausführung bedingt jedoch Meßmarken, die hell vor dem dunklen Hintergrunde
des Objektes erscheinen. Eine Übertragung des Prinzips der genannten Entfernungsmesser
für einäugige Beobachtung auf Raumbildentfernungsmesser ist nicht ohne weiteres
möglich, weil die beiden Abbildungsstrahlenbündel des Objektes mit den Abbildungsstrahlenbündeln
der in der Regel für die beiden Augen verschiedenen Meßmarken auf getrennten Wegen
in das linke und das rechte Auge des Beobachters geleitet werden müssen und die
Empfindlichkeit nicht nur von der Lage der Objektive, sondern auch von der der Meßmarken
zueinander und zu den Objektiven abhängt.
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Der Gegenstand der Erfindung ist ein Raumbildentfernungsmesser mit
körperlichem Meßmarkensystem, der gemäß der Erfindung in der Weise unempfindlich
gemacht ist, daß die von den beiden Strahleneintrittsöffnungen aufgenommenen Abbildungsstrahlenbündel
mit Hilfe
eines Spiegelsystems einem gemeinsamen Objektiv zugeführt
werden, daß sämtliche Markenzeichen des Meßmarkensystems auf einer gemeinsamen Markenplatte
angebracht sind, daß das Objektiv und die Markenplatte auf einem. gemeinsamen Träger
befestigt sind, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient wenigstens angenähert
gleich dem der Markenplatte ist, und daß schließlich optische Mittel vorgesehen
sind, welche die im Objektiv vereinigten Abbildungsstrahlenbündel getrennt je einem
von zwei Okularen zuführen. Es handelt sich also um einen Entfernungsmesser, dessen
Fernrohrsystem nur ein Objektiv, jedoch zwei Okulare hat und bei dem noch weitere
besondere *Maßnahmen zur Beseitigung der Empfindlichkeit getroffen sind.
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Die konstruktive Ausbildung des Entfernungsmessers ist in verschiedener
Weise möglich. Eine zweckmäßige Ausführungsform erhält man, wenn man das Gerät so
ausbaut, daß die Achsen der beiden Abbildungsstrahlenbündel sichunter einem spitzen
Winkel ungefähr im Objektiv schneiden. Ferner empfiehlt es sich aus Gründen der
Raumersparnis, die beiden Abbildungsstrahlenbündel durch ein unmittelbar hinter
der Markenplatte in den Strahlengang geschaltetes optisches Keilsystem so zu richten,
daß ihre Achsen parallel verlaufen, wobei man als Keilsystem in einfacher Weise
zwei Keile mit entgegengesetzt gleicher ablenkender Wirkung anwenden kann, die auf
der Markenplatte angeordnet sind. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform.
werden die beiden Abbildungsstrahlenbündel vor ihrer Vereinigung mit Hilfe von Polarisationsfiltern
in zwei zueinander senkrechten Richtungen polarisiert. Die Vereinigung der Strahlenbündel
vor dem Objektiv und ihre Trennung nach dem Durchsetzen der Markenplatte erfolgt
mit Hilfe je eines durchlässigen Spiegels, und in die getrennten Abbildungsstrahlengänge
sind Polarisationsfilter geschaltet, die nur die von einer der Strahleneintrittsöffnungen
aufgenommenen Strahlen in jedes der beiden Okulare gelangen lassen. Der erstgenannten
Ausführungsform gegenüber, bei welcher die Abbildungsstrahlenbündel das Objektiv
schief durchsetzen, besteht demnach hier der Vorteil, daß die Achsen der beiden
Strahlenbündel mit der Objektivachse zusammenfallen können, wobei man allerdings
den Nachteil in Kauf nehmen muß, daß infolge der Anwendung von Polarisationsfiltern
ein nicht unerheblicher Helligkeitsverlust eintritt. Die Benutzung eines Entfernungsmessers
der zweiten Ausführungsform wird sich also nur dann empfehlen, wenn mit durchschnittlich
recht günstigen Helligkeitsverhältnissen bei der Beobachtung gerechnet werden kann.
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In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht.
Abb. i zeigt das erste Beispiel im Grundriß im Schnitt. Während bei diesem Beispiel
sowohl die optischen Teile als auch die mechanischen Teile angegeben sind, sind
von den übrigen Beispielen nur die optischen Teile gezeichnet. Das zweite Beispiel
ist in Abb. 2, das dritte in Abb. 3 und das vierte in Abb. a im Grundriß im Schnitt
wiedergegeben. Abb. 5 stellt das vierte Beispiel im Aufriß dar, während Abb. 6 das
fünfte Beispiel wiederum im Grundriß im Schnitt zeigt.
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Das erste Ausführungsbeispiel (Abb. i) hat ein Gehäuse i mit zwei
dem Strahleneintritt dienenden Fenstern 2 und 3 und zwei Okularstutzen 4. und 5.
Hinter dem linken Fenster 2 befindet sich ein Fünfeckprisma 6, welches die eintretenden
Abbildungsstrahlen einem zweiten Fünfeckprisma 7 zuführt. Dieses Prisma 7 leitet
die Strahlen zu einem Winkelspiegel S, der sie um einen Winkel ablenkt, der etwas
größer als 9o @ ist. Hinter dem rechten Fenster 3 ist ein Drehkeilkompensator angebracht,
der die Meßeinrichtung des Entfernungsmessers bildet. Er besteht aus zwei gegenläufig
mit Hilfe eines Kegelradtriebes g drehbaren Glaskeilen io und ii und kann von einer
Welle 12 aus angetrieben werden. Die Welle 12 ist mit einem Antriebsknopf 13 und
einer eine Entfernungsteilung 1I tragenden Teilscheibe 15 versehen, zu der ein am
Gehäuse i befestigter Zeiger 16 gehört. Die das Fenster 3 und die Keile io und ii
durchsetzenden Abbildungsstrahlen gelangen in einen Winkelspiegel 17. Hier erleiden
sie eine Ablenkung um einen Winkel, der ebensov iel kleiner als go = ist, als die
Ablenkung am Winkelspiegel 8 größer als 9o ° ist. Die von den WinkelspiegAn S und
17 abgelenkten Strahlenbündel schneiden sich in einem Objektiv 18 unter einem spitzen
Winkel und werden einer gläsernen Markenplatte ig zugeführt, die zwei Systeme 2o
und 21 von Markenteilbildern trägt. Diejenige Oberfläche der ':Markenplatte ig,
welche die Markenteilbilder trägt, fällt mit der Brennebene des Objektivs IS zusammen.
Die Markenplatte i9 und die Fassung des Objektivs 18 sind auf einem gemeinsamen
Träger 22 befestigt, der aus demselben Glas wie die Markenplatte ig besteht. Auf
die Markenplatte i9 sind zwei Glaskeile 23 und 24. aufgekittet, welche die durchtretenden
Abbildungsstrahlenbündel so ablenken, daß ihre Achsen nunmehr parallel zueinander
verlaufen. Vor den Okularstutzen .l und 5 ist im Innern des Gehäuses i eine Platte
25 angebracht, die zwei Umkehrsysteme 26 und 27 und zwei Spiegel 28 und
2,9 trägt, welche die Abbildungsstrahlenbündel um go ° in die Richtung der
Okularstutzen ablenken. Die Brennweiten der Umkehrsysteme 26 und 27 sind so gewählt,
daß die Oberfläche der Markenplatte ig, welche die Markensysteme 2o und 21 trägt,
in einer gemeinsamen Ebene Bilder 3o -und 31 dieser Systeme entwerfen. Die Ebene
dieser Bilder 30
und 31 ist die Bildebene zweier in den Okularstutzen
4 und 5 verschieblich gelagerten Okulare 32 und 33.
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Die Markensysteme 2o und 21 sind so auf der Markenplatte ig angeordnet,
daß die einzelnen Teilbilderpaare im Abstande der Okularachsen voneinander in der
Ebene der Bilder 3o und 31 liegen, daß also bei der stereoskopischen Vereinigung
solcher Teilbilderpaare durch den an den Okularen 32 und 33 einblickenden Beobachter
in scheinbarer unendlicher Entfernung gelegene räumliche Marken entstehen. Das Objektiv
18 entwirft zwei Bilder des mit dem Entfernungsmesser angerichteten Objektes in
der Ebene der Markensysteme 2o und 21, die zugleich vom Beobachter in der Ebene
der hlarkent°ilbilder 30 und 31 wahrgenommen und zu einem räumlichen Objektbild
vereinigt werden. Die Entfernung des Objektes wird durch Drehen des Antriebsknopfes
13 in bekannter Weise ermittelt, indem das stereoskopische Objektbild in die scheinbare
Entfernung der räumlichen Marke gebracht und die Entfernung auf der Teilung 14 der
Teilscheibe 15 am Zeiger 16 abgelesen wird. Das optische System des Ausführungsbeispiels
ist unter der Voraussetzung, daß die Fünfeckprismen 6 und 7 und die Winkelspiegel
8 und 17 in sich unveränderlich sind, ein unempfindliches System; denn eine Veränderung
der Lage des Objektivs 18 wirkt in gleicher Weise auf beide Ohjektbilder, während
eine Lagenänderung der Markenplatte ig in gleicher Weise auf die Markenteilbilder
wirkt. Infolge des gleichen Ausdehnungskoeffizienten des Trägers 22 und der Markenplatte
ig bleibt der durch die beiden Teilbilder 20, 21 des Markensystems und die Mitte
des Objektivs 18 gegebene Winkel der Achsen der beiden Abbildungsstrahlenbündel
auch bei Temperaturänderungen unverändert.
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Das zweite Ausführungsbeispiel (Abb. 2) unterscheidet sich vom ersten
Beispiel lediglich dadurch, daß das Fünfeckprisma 7 und der Winkelspiegel 8 durch
einen einzigen Winkelspiegel ersetzt sind, der aus zwei einfachen -Spiegeln 34 und
35 besteht, die fest miteinander verbunden sind. Das in das linke Fensterl einfallende
Abbildungsstrahlenbündel erleidet auf seinem Wege zum Okular 32 zwei je eine Seitenumkehrung
bewirkende Spiegelungen weniger als beim ersten Beispiel, wodurch sich jedoch an
der Wirkungsweise des gesamten optischen Systems nichts ändert.
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Eine Änderung der Wirkungsweise hat auch das dritte Ausführungsbeispiel
(Abb.3) nicht zur Folge. Es unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel lediglich
durch die Vereinigung der beiden Spiegel 34 und 35 zu einem gemeinsamen Spiegelprisma
36.
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Bei allen drei beschriebenen Beispielen verläuft das vom rechten Fenster
3 kommende und vom Winkelspiegel 17 abgelenkte Strahlenbündel zwischen den Spiegeln,
welche das vom linken Fenster 2 kommende und im Fünfeckprisma 6 abgelenkte Strahlenbündel
dem Objektiv 18 zuführen. Mit Rücksicht auf eine möglichst gedrängte Konstruktion
des Gerätes kann es aber erwünscht sein, die als Spiegelflächen ausgebildeten Endflächen
des Prismas36 so nahe als möglich aneinander zu rücken. Man kann dies in der Weise
ausführen, daß man diejenige Spiegelfläche, die dann von rückwärts von den Strahlen
des von rechts kommenden Strahlenbündels getroffen wird, als halbdurchlässig verspiegelte
Fläche ausführt. Beide Strahlenbündel füllen dabei zwar die gesamte Öffnung des
Objektivs 18 aus, sind aber entweder durch unvollständige Spiegelung oder durch
unvollkommene Durchlässigkeit an der genannten Fläche in ihrer Helligkeit geschwächt.
Eine andere Lösung zeigt das vierte Ausführungsbeispiel (Abb. 4). Während alle .anderen
optischen Teile unverändert vom beschriebenen dritten Ausführungsbeispiele übernommen
sind, ist das Spiegelprisma 36 durch ein Spiegelprisma 37 ersetzt, welches nur die
obere Hälfte des Strahlenquerschnittes bedeckt, und ferner ist an der Stelle des
Winkelspiegels 17 ein Fünfeckprisma 38 eingeführt, das sich nur über die untere
Hälfte des Strahlenquerschnittes erstreckt. Auch bei dieser Ausführung des Entfernungsmessers
muß man wegen der Verkleinerung der Strahlenquerschnitte eine Lichtschwächung im
Vergleich mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen in Kauf nehmen.
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Die bisher beschriebenen Entfernungsmessersysteme waren Beispiele
für Ausführungsformen der Erfindung, bei denen sich die Achsen der beiden zu einem
räumlichen Objektbild zu vereinigenden Abbildungsstrahlenbündel im Objektiv 18 unter
spitzen Winkeln schnitten. Das als fünftes Ausführungsbeispiel gezeichnete System
(Abb.6) weist zwar auch nur ein einziges Objektiv 39 auf, jedoch fallen die
genannten Achsen beide mit dessen optischer Achse zusammen. Die vom linken Ende
der Entfernungsnmesserbasis herrührenden Abbildungsstrahlen werden von einem Fünfeckprisma
4o aufgenommen und von diesem einem trapezförmigen Prisma 41 zugeführt, welches
sie durch zweimalige Spiegelung an seinen Endflächen um 18o ° abgelenkt dem Objektiv
39 zuführt. Am rechten Ende der Basis treten die dort aufgenommenen Strahlen
durch die beiden Drehkeile 42 und 43 eines Drehkeilkompensators in ein Fünfeckprisma
44 ein, welches sie einem auf die zweite Spiegelfläche 45 des Prismas 41
aufgekitteten Dreieckprisma 46 um go ° abgelenkt zuführt und an dieser Spiegelfläche
mit dem anderen Abbildungsstrahlenbündel -vereinigt. Dis Spiegelfläche 45 ist zu
diesem Zwecke mit einer durchlässigen Verspiegelung versehen. Vor ihrer Vereinigung
werden
die Abbildungsstrahlenbündel in zwei zueinander senkrechten Richtungen polarisiert,
und zwar mit Hilfe eines dem Prisma 41 vorgeschalteten Polarisationsfilters 47,
welches nur die in der waagerechten Ebene schwingenden Strahlen hindurchläßt, und
eines Polarisationsfilters 48, welches dem Fünfeckprisma 44 vorgeschaltet ist und
das Strahlenbündel in der lotrechten Ebene polarisiert. In der Brennebene des Objektivs
39 befindet sich eine Oberfläche einer Markenplatte 49, auf der ein Markensystem
5o angebracht ist. Nach dem Durchtritt durch diese Markenplatte 49 gelangen die
Strahlen zu einem, durchlässigen Spiegel 51, der die Teilung der vereinigten Strahlenbündel
bewirkt. Ein Teil der Strahlen wird um 9o' abgelenkt einem Umkehrsystem 52, der
andere Teil unabgelenkt einem L;mkehrsystem 53 zugeführt, von dem, er gleichfalls
an einem Spiegel 54 um 9o' abgelenkt weitergeleitet wird. In die beiden abgelenkten
Strahlengänge, die nunmehr parallel zueinander verlaufen, sind Polarisationsfilter
55 und 56 eingeschaltet, die so orientiert sind, daß dem linken der beiden Teilstrahlengänge
nur Strahlen vom linken Ende, dem rechten nur solche vom rechten Ende der Entfernungsmesserbasis
zugeleitet werden. Die Brennweiten der Umkehrsysteme 52 und 53 sind so gewählt,
daß in beiden Strahlengängen Bilder57 und 58 des Markensystems 5o in der gemeinsamen
Bildebene zweier Okulare 59 und 6o entstehen. Da in der Ebene des Markensystems
5o auch die beiden Objektbilder entstehen, werden diese ebenfalls in der Ebene der
Markenbilder 57 und 58 abgebildet. Ihre stereoskopische Vereinigung ergibt das räumliche
Objektbild, dessen scheinbare Entfernung in der beim ersten Ausführungsbeispiele
beschriebenen Weise durch Drehen des Kompensators 42, 43 der unendlich großen scheinbaren
Entfernung der räumlichen :Marken angepaßt wird.
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Verzichtet man darauf, zwecks bequemer Einstellung des angezielten
Objektpunktes im Gesichtsfelde mehrere Marken in verschiedenen Teilen des Gesichtsfeldes
anzubringen, dann kann das Markensystem 5o auch durch eine einzige Marke verkörpert
sein. Beim ersten bis vierten Beispiele genügt je eine Marke in jedem der Abbildungsstrahlengänge.
Gemäß dem früher Gesagten ist natürlich auch bei den vier letzten Ausführungsbeispielen
das Entfernungsmesserobjektiv und die Markenplatte stets auf einem gemeinsamen Träger
befestigt zu denken, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient dem der Markenplatte
wenigstens angenähert gleich ist. Ist dann noch die weitere Voraussetzung erfüllt,
daß alle Winkelspiegel und Fünfeckprismen für sich bei Temperaturschwankungen unveränderlich
sind, dann sind auch die Entfernungsmesser in den Ausführungsformen nach den Abb.
2 bis 6 unempfindlich.