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Publication number: DEZ0002515MA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 27. Februar 1952 Bekanntgemacht am 17. Mai 1956Registration date: February 27, 1952. Advertised on May 17, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Bei Nivellierinstrumenten und ähnlichen geodätischen Geräten wird die Horizontierung der Ziellinie in den meisten Fällen mit Hilfe von Libellen durchgeführt. Das Arbeiten mit Libellen , schließt aber bekanntlich eine Reihe von Nachteilen ein; insbesondere ist der dabei nötige Zeitaufwand für das Einstellen der Blase sehr lästig. Man hat daher bereits verschiedentlich Anordnungen vorgeschlagen, die nach dem groben Richten des Fernrohrs auf das Ziel eine selbsttätige Einstellung der Ziellinie auf die genaue Horizontale bewirken, z. B. durch einen pendelnd aufgehängten, unter Einwirkung der Schwerkraft seine Richtung im¹ Räume beibehaltenen Planspiegel, an dem die Lichtstrahlen reflektiert werden. Die Erfindung schlägt demgegenüber die Verwendung eines pendelnd aufgehängten sphärischen Hohlspiegels vor. Dies hat den Vorteil, daß eine gedrängte Bauweise des Geräts möglich ist, da Hohlspiegel große Öffnungsverhältnisse zulassen. Darüber hinaus gewährleistet die Verwendung eines pendelnd gelagerten sphärischen Hohlspiegels eine einwandfreie optische Abbildung auch bei Extremlagen des Spiegels, was bei ebenen Spiegeln nicht der Fall ist. Die Strahlen des· von einem sammelnden System erzeugten Bildes des Objekts werden nach der Anordnung der Erfindung über einen kleinen, ungefähr am Bildort befindlichen und mit dem sammelnden.System fest verbundenenIn the case of leveling instruments and similar geodetic devices, the leveling of the target line is in most cases carried out with the help of bubble levels. Working with dragonflies, however, has a number of disadvantages; In particular, the time required to adjust the bladder is very bothersome. Various arrangements have therefore already been proposed which, after roughly pointing the telescope at the target, cause an automatic adjustment of the target line to the exact horizontal, e.g. B. by a pendulum suspended, under the action of gravity, its direction in ¹ room maintained plane mirror on which the light rays are reflected. In contrast, the invention proposes the use of a spherical concave mirror suspended in an oscillating manner. This has the advantage that a compact design of the device is possible, since concave mirrors allow large aperture ratios. In addition, the use of a pendulum-mounted spherical concave mirror ensures perfect optical imaging even in extreme positions of the mirror, which is not the case with flat mirrors. The rays of the image of the object generated by a collecting system are, according to the arrangement of the invention, via a small, approximately at the image location and firmly connected to the collecting system

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ebenen Hilfsspiegel dem pendelnd gelagerten sphärischen Hohlspiegel zugeleitet, der das Licht, gegebenenfalls unter Verwendung weiterer mit dem Gerät fest verbundener Hilfsspiegel, im parallelenflat auxiliary mirror fed to the pendularly mounted spherical concave mirror, which the light, if necessary using additional auxiliary mirrors permanently connected to the device, in parallel

.5 Strahlengang dem eigentlichen Beobachtungsfernrohr zuführt, wobei der Pendelaufhängepunkt des sphärischen Hohlspiegels auf der durch den kleinen Hilfsspiegel gespiegelten Achse des sammelnden Systems liegt und die Entfernung des Krümmungsmittelpunkts des sphärischen Hohlspiegels vom Pendelaufhängepunkt gleich der Brennweite des sammelnden Systems ist. Das bei dieser Anordnung von dem sammelnden System bei dem kleinen Hilfsspiegel erzeugte reelle Bild des Objekts wandert bei kleinen Neigungen des Geräts um den Betrag Z₁ · u aus der optischen Achse aus, wenn Z₁ die Brennweite des sammelnden Systems und ü der Neigungswinkel des Zielfernrohrs ist. Damit ändert sich die Richtung der am ebenen Hilfsspiegel reflektierten und auf den pendelnd gelagerten Hohlspiegel fallenden Strahlenbündel, und die am pendelnd gelagerten Hohlspiegel reflektierten Lichtstrahlen verlassen diesen als Parallelstrahlenbündel in Richtung der Verbindungslinie zwischen dem Krümmungsmittelpunkt des pendelnd gelagerten Hohlspiegels und dem vom sammelnden System erzeugten Bild. Da nun der Hohlspiegel bei der Neigung des Geräts um den Winkel u um den Pendelaufhängepunkt ausschwingt und da der Krümmungsmittelpunkt des Hohlspiegels einen' Abstand vom Aufhängepunkt gleich der Brennweite Z₁ des sammelnden Systems hat, wird der Krümmungsmittelpunkt ebenso· wie das vom sammelnden System erzeugte Bild um den Betrag Z₁ · u ausgelenkt, d. h. das vom Hohlspiegel weitergeleitete Strahlenbündel behält seine Achsenrichtung unverändert bei; es wird lediglich um den kleinen Betrag Z₁ · u der Ausweichung parallel zu sich selbst versetzt. Das gleiche gilt damit auch für das in das eigentliche Fernrohr eintretende Strahlenbündel, d. h, auch die Ziellinie bleibt trotz der Schwankungen des Geräts unverändert. Es ist einleuchtend, daß die angestrebte Wirkung nur eintritt, wenn der Hohlspiegel eine genaue Kugelfläche bildet, da nur diese die Eigenschaft besitzt, bei einer Bewegung des Spiegels um den Krümmungsmittelpunkt unabhängig von der jeweiligen Lage ein auftreffendes Lichtbündel stets in der gleichen Weise zu reflektieren. Das sammelnde System, das die vom Objekt kommenden Strahlen aufnimmt, kann sowohl von einem Linsensystem als auch von einem Spiegelsystem, beispielsweise einem Parabolspiegel oder einem Schmidtschen Spiegelsystem, gebildet werden. Um die Abbildungsfehler des pendelnden Hohlspiegels zu beseitigen, empfiehlt es sich, ihn mit einer Schmidtschen Korrektionsplatte zu verbinden, wobei man bekanntlich zweckmäßig die Schmidtsche Platte in der Nähe des Krümmungs-■ mittelpunkts des Hohlspiegels anbringt..5 supplies the beam path to the actual observation telescope, whereby the pendulum suspension point of the spherical concave mirror lies on the axis of the collecting system reflected by the small auxiliary mirror and the distance of the center of curvature of the spherical concave mirror from the pendulum suspension point is equal to the focal length of the collecting system. The real image of the object generated by the collecting system at the small auxiliary mirror with this arrangement migrates from the optical axis _{by the amount Z 1} · u _{when the device is inclined slightly, if Z 1 is} the focal length of the collecting system and ü the angle of inclination of the telescopic sight is. This changes the direction of the bundles of rays reflected on the flat auxiliary mirror and falling onto the pendulum-mounted concave mirror, and the light rays reflected on the pendulum-mounted concave mirror leave this as a parallel bundle of rays in the direction of the connecting line between the center of curvature of the pendulum-mounted concave mirror and the image generated by the collecting system. Since the concave mirror swings out at the angle u around the pendulum suspension point when the device is tilted and since the center of curvature of the concave mirror is at a distance from the suspension point equal to the focal length Z _{1 of} the collecting system, the center of curvature becomes just like the image generated by the collecting system deflected by the amount Z ₁ · u , ie the beam transmitted by the concave mirror retains its axial direction unchanged; it is only offset parallel to itself by the small amount Z ₁ · u of the deviation. The same applies to the bundle of rays entering the actual telescope, i.e. In other words, the finish line also remains unchanged despite the fluctuations in the device. It is obvious that the desired effect only occurs if the concave mirror forms an exact spherical surface, since only this has the property of always reflecting an incident light beam in the same way when the mirror is moved around the center of curvature, regardless of the respective position. The collecting system, which picks up the rays coming from the object, can be formed both by a lens system and by a mirror system, for example a parabolic mirror or a Schmidt mirror system. In order to eliminate the imaging errors of the oscillating concave mirror, it is advisable to connect it to a Schmidt correction plate, whereby it is known that it is expedient to attach the Schmidt plate near the center of curvature ■ of the concave mirror.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel durch einen schematischen' Längsschnitt dargestellt, bei dem die Einblickrichtung des Geräts parallel zur Ausblickrichtung liegt und als sammelndes System ein Schmidtsches Spiegelsystem verwendet ist. Das sammelnde System wird verkörpert durch einen sphärischen Hohlspiegel α und eine damit zusammenwirkende Schmidtsche Korrektionsplatte b. Im Abstand der Brennweite Z₁ dieses Systems befindet ■ sich fest damit verbunden ein kleiner, unter 45 ° zur Achse liegender Planspiegel c, der die auftreffenden Strahlen nach unten einem pendelnd gelagerten sphärischen Hohlspiegel d zuführt. Dieser leitet die Strahlen als parallelstrahliges Bündel durch eine Schmidtsche Korrektionsplatte e hindurch über einen mit dem sphärischen Hohlspiegel α fest verbundenen Spiegel f in das eigentliche Beobachtungsfernrohr, das von einem Obj ektiv g, einem Okular h und einer Strichplatte i gebildet wird und ebenfalls mit dem sphärischen Hohlspiegel α fest verbunden ist. Die Schmidtsche Platte e liegt dicht bei dem mit A bezeichneten Krümmungsmittelpunkt des Hohlspiegels d und ist fest mit letzterem verbunden, so daß sie die Pendelbewegung mitmacht. Das pendelnde System d, e schwingt um einen Punkt B oberhalb des Systems d, e, und der Abstand des Punktes A vom Drehpunkt B ist gleich der Brennweite Z₁ des Spiegelsa. Wird das Gerät um einen' kleinen Winkel u geneigt, dann fallen die ursprünglich parallel zur optischen Achse des sammelnden Systems liegenden Strahlen unter den Winkel u zur optischen Achse des sammelnden Systems in das Gerät ein. Das pendelnd gelagerte System d, e behält dabei seine Richtung im Raum unveränderbar bei. Bezüglich der übrigen Fernrohrteile führt es jedoch eine Relativbewegung aus. Die Kippung des Fernrohres ist deshalb gleichbedeutend damit, daß die in das Fernrohr einfallenden Strahlen um den Winkel u geneigt werden und gleichzeitig das pendelnd gelagerte System d, e um den Aufhängepunkt B um den Winkel u entsprechend gedreht wird. Dieser Vorgang ist in der Figur gestrichelt gezeichnet dargestellt. Neigen sich die ausgezogenen Lichtstrahlen um den Winkel u in die gestrichelt gezeichnete Lage, so wandert das von α erzeugte Bild des Objekts um den Betrag Z₁ · u nach oben aus, und das vom Hohlspiegel α erzeugte Bild verschiebt sich vermöge der Reflexion am Spiegel c um den Betrag Z₁ · u längs der optischen Achse des Hohlspiegels a. Da das Pendel d, e um den Punkt B ebenfalls um den Winkel u nach der Seite ausgewandert ist und da der Abstand des Krümmungsmittelpunktes A vom Aufhängepunkt B gleich Z₁ ist, schwingt der Krümmungsmittelpunkt A ebenfalls um den Betrag Z₁ · u, d. h, die optische Achse des pendelnden Spiegelsystems d, e wandert parallel zu sich selbst um diesen Betrag nach der Seite. Da aber zwischen dem Hohlspiegel d und dem Objektiv g paralleler Strahlengang herrscht, behält die. Ziellinie ihre Richtung unverändert bei.To further illustrate the invention, an exemplary embodiment is shown in the drawing by means of a schematic longitudinal section, in which the viewing direction of the device is parallel to the viewing direction and a Schmidt mirror system is used as the collecting system. The collecting system is embodied by a spherical concave mirror α and a Schmidt correction plate b interacting with it. At a distance of the focal length Z _{1 of} this system there is ■ a small plane mirror c, located at 45 ° to the axis, which is firmly connected to it and which feeds the incident rays down to a pendulum-mounted spherical concave mirror d . This guides the rays as a parallel beam through a Schmidt correction plate e via a mirror f firmly connected to the spherical concave mirror α into the actual observation telescope, which is formed by an objective g, an eyepiece h and a reticle i and also with the spherical one Concave mirror α is firmly connected. Schmidt's plate e lies close to the center of curvature of the concave mirror d, denoted by A , and is firmly connected to the latter so that it takes part in the pendulum movement. The oscillating system d, e oscillates around a point B above the system d, e, and the distance of the point A from the pivot point B is equal to the focal length Z _{1 of} the mirror a. If the device is tilted by a small angle u , the rays originally lying parallel to the optical axis of the collecting system fall into the device at the angle u to the optical axis of the collecting system. The pendulum-mounted system d, e retains its direction in the space unchangeably. With respect to the other telescope parts, however, it performs a relative movement. The tilting of the telescope is therefore synonymous with the fact that the rays entering the telescope are inclined by the angle u and at the same time the pendulum-mounted system d, e is rotated accordingly around the suspension point B by the angle u. This process is shown in dashed lines in the figure. If the extended rays of light incline by the angle u into the position shown in dashed lines, the image of the object generated by α _{migrates upwards by the amount Z 1} u , and the image generated by the concave mirror α shifts due to the reflection on mirror c by the amount Z ₁ · u along the optical axis of the concave mirror a. Since the pendulum d, e has also moved sideways by the angle u around the point B and since the distance between the center of curvature A and the suspension point B is equal to Z ₁ , the center of curvature A also swings by the amount Z ₁ · u, d. h, the optical axis of the oscillating mirror system d, e moves parallel to itself by this amount to the side. But since there is a parallel beam path between the concave mirror d and the objective g, the. Finish line their direction unchanged.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Rifle scope for leveling and similar instruments with a pendulum suspended Mirror stabilized finish line, characterized in that for stabilization

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the finish line a pendulum bearing, its position in space under the action of gravity always maintaining spherical concave mirror is provided, which the rays of the one collecting system generated image of the object over a small, approximately at the image location located in a flat 'auxiliary mirror and which receives the incident rays, if necessary using further. Auxiliary mirror, fed in a parallel beam path to an observation telescope, whereby the pendulum suspension point of the spherical concave mirror on the one reflected by the small auxiliary mirror optical axis of the collecting system and the distance of the center of curvature of the spherical concave mirror from the pendulum suspension point is equal to the focal length of the collecting system.

2. Rifle scope according to claim 1, characterized in that that the pendularly mounted spherical concave mirror to compensate for the aberrations is connected to a Schmidt correction plate.

Referred publications:
German patent specification No. 212 905.

[Here i sheet of drawings