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Kollimatorsystem zur Erzeugung optischer Meßmarken für Entfernungsmesser
Zur Erzeugung optischer Meßmarken für Entfernungsmesser hat man bereits Kollimatorsysteme
benutzt, die aus zwei gleichachsigen Objektive bestanden, mit denen je eine körperliche
Marke verbunden war, Die Ob-Objektive waren so zueinander angeordnet, daß jede Marke
im Brennpunkt des andern Objektivs lag, um zu erreichen, daß die beiden Objektive
die Marken in großer Entfernung abbildeten. Handelte es sich um Marken, die nicht
nur einen Punkt bezeichneten, sondern eine größere Ausdehnung, z. B. die Form einer
Teilung, einer Markenleiter 0. dgl. hatten, dann galt die genannte Bedingung für
die Achsenpunkte der Marken. Die Markenabbildungen dienten als Objekte, von denen
die Entfernungsmesserobjektive in den Okularbildebene reelle Bilder, die optischen
Meßmarken, erzeugten.
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Die an Entfernungsmesser für militärische Zwecke gestellten Anforderungen
an Meßgenauigkeit bedingen, daß die Lage der optischen Marken in weitgehendem Maße
gegen mechanische und thermische Einflüsse unempfindlich ist. Dazu ist es erforderlich,
daß der Winkel, den die Achsen der die Marken abbildenden Strahlenbündel einschließen,
unverändert erhalten bleibt. Da bei dem bekannten Kollimatorsystem je eine der Marken
mit einem der Objektive fest verbunden ist, bleibt der Winkel, den die Achsen der
aus dem Kollimatorsystem austretenden Abbildungsstrahlenbündel einschließen, zwar
erhalten, wenn die darauf wirkenden Einflüsse eine Verlagerung
eines
Objektivs nebst der zugehörigell Marke rechtwinklig zur Objektivachse hwirken. Der
Winkel, der in der Regel 180 -beträgt, wird jedoch im allgemeinen verändert, wenn
das Objektiv nebst der Äfarke cin-Drehung ausführt.
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Um die schädliche ÄVirkung der Drehungen auszuschließen, ist gemäß
der Erfindung jede Marke so angeordnet, daß das Bild des Achsenpunktes der Marke,
welches von demjenigen Teil des damit verbundenen Objektivs erzeugt wird, das auf
der dem andern Objektiv zugekehrten Seite der Marke liegt, mit dem Punkt zusammenfällt,
welcher für die Ab bildung der andern Marke der dingseitige Hauptpunkt des Objektivs
ist. Diese Unempfindlichkeit beruht darauf, daß Drehungen des Objektivs um eine
Achse, welcher der genannte Bildpunlit angehört, die Lage dieses Bildpunktes und
demzufolge auch weder die Richtung des von diesem Punkte ausgehenden, vom andern
Objektiv erzeugten Abbildungsstrahlenbündels noch die Richtung des Strahlenbündels
ändern können, welches in der andern Marke seinen Ursprung hat und vom erstgenannten
Objektiv parallelstrahlig gemacht wird, und daß ferner auch Parallelverschiebungen
des Objektivs mit der Ni'Iarke keine solche Änderung herbeiführen können.
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Demzufolge sind auch Drehungen um beliebige Achsen, die man sich ja
stets als Resultierende aus einer Drehung um eine Achse durch den Bildpunkt und
einer Parallelverschiebung vorstellen kann, ohne schädlichen Einfluß.
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Vorstehend genannte Bedingung gilt für den allgemeinen Fall, daß
die Marke so mit dem Objektiv verbunden ist, daß sich Teile des Objektivs zwischen
der Marke und dem ihr unendlich fernes Bild erzeugenden Objektiv befinden, also
an dieser Bilderzeugung mitwirken. Es sind zwei Grenzfälle möglich.
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Beim ersten dieser Grenzfälle liegt die Marke auf der Seite des mit
ihr verbundenen Objektivs, welche dem andern Objektiv abgewandt ist. In diesem Falle
wirkt das ganze mit der Marke verbundene Objektiv an der Erzeugung des fernen Bildes
mit. Läßt man, von diesem Grenzfalle ausgehend, den Anteil des Objektivs an der
Bifderzeugung kleiner werden, dann gelangt man zum zweiten Grenzfall, bei dem der
Anteil Null ist, die Marke also auf derjenigen Seite des mit ihr verbundenen Ob-Objektivs
liegt. welche dem andern Objektiv zugekehrt ist. Ein solches Kollimatorsystem weist
daher die Besonderheit auf, daß die Marken innerhalb des von den einander zugekehrten
Flächen der beiden Objektive begrenzten Raumes angebracht sind. Um in diesem Falle
die etwa stattfindenden Drehungen unschädlich zu machen, hat man dafür zu sorgen,
daß statt eines Bildes des Achsenpunktes jeder Marke dieser Achsenpunkt selbst mit
dem Punkt zusammenfällt, welcher für die Abbildung der andern Marke der dingseitige
Hauptpunkt des Objektivs ist.
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Es ist ersichtlich, daß der Abstand der bei den Marken voneinander
im letztgenannten Grenzfalle der Brennweite der Objektive des kollimatorsystems
gleich sein muß. Das bedingt, daß die Brennweiten der Objektive mit großer Genauigkeit
übereinstimmen. Es macht jedoch verhältnismäßig große Schwierigkeiten. diese Forderung
befriedigend zu erfüllern. Es empfiehlt sich deshalb, insbesondere für Entfernungsmesser
mit starker Vergrößerung und großer Leistung, eine Ausfiihrungsform des Kollimatorsystems
zu wählen, bei der jedes Objektiv aus einer Linsenfolge besteht und jede Markte
von einer Glasplatte getragen wird. die mit dem zugehörigen Objektiv in einer gemeinsamen
Fassung befestigt ist. Diese Ausführung bietet die Möglichkeit, beim Zusammenbau
des Entfernungsmessers den Abstand der Glieder der Objektive von einander noch kleinen
Änderungen zu unterwerfen, wodurch bekanntlich ein Einfluß auf die Größe der Objektivbrennweite
ausgeübt und überdies die Markenplatte mit der die Marke tragenden Fläche genau
in die dingseitige Hauptebene des Objektivs gebracht werden kann. Es ist zweckmäßig,
jedes der Objektive aus zwei Linsen zu bilden und damit gleichzeitig eine Achromatisierung
des Objektivs in der Weise herbeizuführen, daß man eine sammelnde Kronglaslinse
mit einer zerstreuenden Flintgl aslinse vereinigt.
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In der Zeichnung sind sechs Kollimator systeme als Ausführungsbeispiele
der Erfindung in schematischen Mittelschnitten dargestellt. Die Kollimatorobjektive
sämtlicher Beispiele haben die gleiche Brennweite F. Zur N'ereinfachung der Darstellung
sind als Kollimatormarken lediglich die Achsenpunkte dieser Marken angegeben. Jedes
Beispiel hat zwei gleichachsig und zu einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene symmetrisch
angeordnete gleiche Objektive, deren jedes mit einer Marke verbunden ist.
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Die Objektive des ersten Beispiels (Abb. 1) bestehen aus je einer
plankonvexen Linse 1 und 2, die ihre Planflächen einander zukehren.
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Die bildseitigen Hauptpunkte H1 und H2 dieser Objektive sind die Scheitelpunkte
der konvexen Flächen. In diesen Punkten befinde; sich die Marken M1 und M2. Die
Marke M1 wird durch die Linse 1 in deren dingseitigem Hauptpunkte H1', die Marke
M2 durch die Linse in deren dingseitigem Hauptpunkte ff abgebildet. Die dingseitigen
Hauptpunkte H1' und H2' liegen im Innern der Linsen 1 und 2, wobei H1' mit dem Brennpunkt
der Linse 2,
H2' mit-dem Brennpunkt der Linse I zusammenfallen soll.
Ist der Abstand der Punkteil1' und H2' gleich F, dann treten beide Abbildungsstrahlenbündel
der Marken M1 und M2 aus den I(ollimatorobjektiven I und 2 als parallelstrahlige
Bündel aus, und der von den Achsenstrahlen der beiden Bündel eingeschlossene Winkel
von I800 bleibt auch bei kleinen Drehungen der Objektive um beliebige Achsen unverändert.
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Die Objektive des zweiten Beispiels (Abb. 2) sind Linse 3'un,d 4,
die ebenfalls piankonvex sind, sich jedoch in solcher Lage befinden, daß sie ihre
konvexen Flächen einander zukehren.
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Die scheitelpunkte dieser Flächen sind die dingseitigen Hauptpunkte
H3' und H4'. In diesen Punkten befinden sich die Kollimatormarken Ä13 und M4. Der
Abstand der Punkte H3, und H4, voneinander ist F.
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Beim dritten Beispiel (Abb. 3) besteht jedes Objektiv aus einer bikonvexen
Linse 5 oder 6 und einer plankonkaven Linse 5' oder 6'. Die bikonvexen Linsen 5
und 6 sind einander zugekehrt, und ihre einander zugekehrten Scheitel tragen die
Kollimatormarken M5 und M6.
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Die Abstände der beiden Linsen jedes Objektivs voneinander sind verhältnismäßig
klein mit Rücksicht darauf gewählt, daß die dingseitigen Hauptpunkte H5' und H6,
der Objektive ebenfalls in die einander zugekehrten Linsenscheitel, also mit den
Marken M5 und 1116 zusammenfallen. Der Abstand dieser Marken voneinander ist F.
Die Ausführung der Objektive aus zwei unverkitteten Einzellinsen gestattet, beim
Zusammenbau des K'ollimators noch kleine Abstandsänderungen der Linsen durchzuführen,
um die Objektivbrennweiten dem Werte F genau anzugleichen.
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Auch beim vierten Beispiel (Abb. 4) bestehen die Objektive aus je
einer bikonvexen Linse 7 oder 8 und einer plankonkaven Linse 7' oder 8'. Die plankonkaven
Linsen 7' und 8' sind einander zugekehrt. Der Abstand der Linsen jedes Objektivs
ist verhältnismäßig groß; beide Hauptpunkte der Objektive liegen demzufolge auf
den einander abgewandten Objektivseiten. Die Marken M7 und M8 sind auf planparallelen
Glasplatten 7" und 8" angebracht, die so angeordnet sind, daß diese Marken mit den
bildseitigen Hauptpunkten H7 und H8 zusammenfallen. Die Marken M7 und M8 werden
infolgedessen von den mit ihnen verbundenen Objektiven in deren dingseitigen Hauptpunkten
H7' und H8' abgebildet.
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Der Abstand dieser Hauptpunkte H7' und H8' voneinander gleicht der
Brennweite F. Wie beim dritten Beispiel kann die Brennweite jedes Objektivs im Bedarfsfalle
durch kleine Änderungen des Abstandes der beiden Linsen dieses Objektivs dem Werte
F genau angeglichen werden.
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Die Objektive des fünften Beispiels (Abb. 5) bestehen wiederum aus
je einer bikonvexen Linse g oder 10 und einer plankonkaven Linse 9' oder 10'. Bei
diesem Beispiel sind jedoch die bikonvexen Linsen 9 und 10 einander zugekehrt. Die
Linsen jedes Objektivs haben ebenfalls einen verhältnismäßig großen Abstand voneinander,
und die Hauptpunkte der Objektive liegen demzufolge sämtlich innerhalb des von den
Objektiven begrenzten Raumes. Die Marken Mg und M10 sind auf planparallelen Glasplatten
g" und I0" angebracht und fallen mit den dingseitigen Hauptpunkten H9, und H10,
zusammen, deren Abstand voneinander dem Werte gleicht. Auch bei diesem Beispiel
ist eine nachträgliche Angleichung der Objektivbrennweiten an den Wert F wie beim
vorhergehenden Beispiel möglich.
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Beim sechsten Beispiel (Abb. 6) sind außer den optischen Teilen auch
die mechanischen Teile des Kollimatorsystems gezeichnet. Ein Kollimatorrohr 11 enthält
an seinen beiden Enden die Fassungen 12 und 13 der beiden Kollimatorobjektive. Diese
bestehen aus je zwei gleichen, mit ihren Planflächen einander zugekehrten plankonvexen
Linsen I4, I4 und 15, 15'. Zwischen beiden Linsen ist jeweils eine planparallele
Glasplatte 14" oder 15" angeordnet, die eine Marke M14 oder M15 trägt.
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Die Glasplatten 14" und 15" sind so angebracht, daß die Marken M14
und M15 mit den bildseitigen Hauptpunkten H34 und Hts der Objektive zusammenfallen,
die zwischen den Linsen liegen. Die dingseitigen Hauptpunkte H14 und H15 liegen
auf deren einander abgewandten Seiten. Die Marken M14 und M15 werden durch die Linsen
14' und 15' in den dingseitigen Hauptpunkten H14' und H15' abgebildet. Der Abstand
dieser Hauptpunkte H14' und H15' voneinander ist F. Die als sechstes Ausführungsbeispiel
beschriebene Ausführungsform des Kollimators bietet gleichfalls die Möglichkeit,
durch nachträgliches Justieren der Linsen und der Glasplatte in ihrer Lage zueinander
die Brennweite jedes Objektivs dem genauen Werte von F anzugleichen.