DE2746367C2 - - Google Patents
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- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
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Description
Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich eine Ebene insbesondere
visuell ermitteln. Die Vorrichtung ist überwiegend für stationäre Anwendungs
fälle, z. B. im Straßenbau oder bei der Navigation bestimmt. Wenn die Vorrichtug
optisch, insbesondere visuell betrachtet wird, erhält man eine Information da
rüber, ob man sich in der von der Vorrichtung bestimmten Ebene befindet oder
nicht, und man erhält auch eine Information darüber, wie man sich in bezug auf
die Vorrichtung zu bewegen hat, um in der bestimmten Ebene zu bleiben.
Eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
US-PS 36 04 813 bekannt. Eine solche Vorrichtung wird auch als "Planoskop" be
zeichnet. Allen bekannten Vorrichtungen dieser Art ist gemeinsam, daß das durch
Interferenz gebildete Moir´-Muster, das anzeigen soll, ob sich der Betrachter
in der bestimmten Ebene befindet, sehr schwer beurteilt werden kann. Eine
kleine Abweichung aus der bestimmten Ebene ergibt eine so geringe Änderung des
Interferenzmusters, daß der Betrachter diese Veränderung nicht bemerken kann,
da es für das menschliche Auge sehr schwierig ist, Einzelheiten des Interferenz
musters über größere Entfernungen zu erkennen.
Dies trifft auch für die aus der US-PS 36 04 813 bekannte Vorrichtung zu. Diese
beruht darauf, daß die Symmetrie des Interferenzmusters bezüglich einer über
die Gitterschirme verlaufenden transparenten Linie bestimmt wird. Es ist jedoch
außerordentlich schwierig festzustellen, ob das Muster symmetrisch ist oder
nicht, und zwar insbesondere bei großer Beobachtungsentfernung, wenn sich nur
eines oder wenige dunkle Bänder auf der Fläche der Gitterschirme erkennen lassen.
Bei Anwendung des Symmetrieprinzips ist es also kaum möglich, mit Sicherheit
festzustellen, ob sich der Beobachter in oder außerhalb der bestimmten Ebene
befindet. Um feststellen zu können, daß man sich zweifelsfrei außerhalb der
bestimmten Ebene befindet, muß man sich ganz beträchtlich aus dieser Ebene
herausbewegen. Die bekannte Vorrichtung arbeitet dann besser, wenn die Ent
fernung des Beobachters von der Vorrichtung klein ist, da sich dann ein
Interferenzmuster einstellt, das eine größere Anzahl von dunkeln Bändern
enthält und das wegen der geringeren Entfernung überdies größer erscheint,
so daß sich die Symmetrie besser beurteilen läßt.
Aus der US-PS 35 72 942 ist daneben eine aus zwei Gitterschirmen bestehende
Beobachtungsvorrichtung bekannt, bei der jedoch die Rasterlinien des vor
deren und des hinteren Schirms in Beobachtungsrichtung nicht parallel zu
einander angeordnet sind. Vielmehr ist der hintere Schirm in zwei Bereiche
von zueinander geneigten Rasterlinien unterteilt. Diese bekannte Vorrich
tung entspricht somit nicht der erfindungsgemäßen Gattung.
Gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik besteht die Aufgabe der
Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sowohl bei geringer
als auch bei großer Beobachtungsentfernung eine präzise Bestimmung der
Lage bezüglich der bestimmten Ebene möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der Erfindung ist also insbesondere vorgesehen, daß zusätzlich zu dem
ersten vorderen Gitterschirm ein zweiter Bezugsgitterschirm vorgesehen ist,
der nicht wie der erste vordere Gitterschirm in einem Winkel, sondern
parallel zu dem hinteren Gitterschirm liegt. Auf diese Weise wird erreicht,
daß die dunklen Interferenzbänder im Bereich des zweiten vorderen Gitter
schirms stets parallel zu den Rasterlinien der Gitterschirme liegen, und
zwar unabhängig davon, ob sich der Beobachter innerhalb oder außerhalb der
bestimmten Ebene befindet.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Ebene betrachtet wird, die
durch die Längsrichtung der Rasterlinien und durch die zu den Gitterschirmen
senkrechte Richtung bestimmt wird, ergibt sich ein Moir´-Interferenzmuster,
das aus parallelen dunklen Bändern besteht. Wenn man dagegen die Vorrich
tung von unterhalb dieser Ebene betrachtet, sind die von dem hinteren und
dem ersten vorderen Gitterschirm gebildeten dunklen Bänder schräg abwärts
zu denjenigen Bändern geneigt, die durch den hinteren und den zweiten vorde
ren Schirm gebildet werden, wobei die letzteren dunklen Bänder stets parallel
mit den Rasterlinien des zweiten vorderen Schirms liegen. Wenn dagegen die
Vorrichtung in einer Richtung von oberhalb der bestimmten Ebene betrachtet
wird, sind die Bänder des ersten vorderen Gitterschirmes in Richtung auf die
Bänder des zweiten vorderen Gitterschirms nach oben geneigt.
Die im Bereich des zweiten vorderen Gitterschirms (Bezugsgitterschirm) er
scheinenden dunklen Bänder dienen somit als Referenzbänder für den Winkel
der Bänder des restlichen Interferenzmusters auf dem ersten vorderen Schirm.
Da der Betrachter somit nur auf einen Knick in den Interferenzbändern ach
ten muß, kann er sich leichter bezüglich seiner Lage zu einer Referenz
ebene orientieren. Da das menschliche Auge auf diskontinuierliche Ände
rungen der Winkellage einer Linie sehr empfindlich anspricht, ist es sehr
einfach festzustellen, ob sich ein solcher Winkel oder Knick zwischen den
Bändern des ersten und des zweiten vorderen Schirms befindet. Es läßt sich
somit auch auf große Entfernung leicht feststellen, ob die Vorrichtung
außerhalb der vorgegebenen Ebene von oberhalb oder von unterhalb dieser
Ebene betrachtet wird. Auch auf große Entfernungen läßt sich ein ab
knickender Verlauf der Interferenzbänder noch gut erkennen. Dadurch ist es
möglich, daß man den Teilungsunterschied zwischen den beiden vorderen
Gitterschirmen und dem hinteren Schirm ohne Genauigkeitsverlust gegenüber
der bekannten Vorrichtung verkleinern kann.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung. Die erfindungsge
mäße Vorrichtung gestattet eine optische Bestimmung zusätzlich zu einer
rein visuellen Bestimmung mit sichtbarem Licht, Infrarotlicht, Laser usw.,
wobei die Abtastung oder Ablesung mit einer entsprechend dem Verwendungs
zweck ausgelegten lichtempfindlichen Einrichtung ausgeführt werden kann.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an bevorzugten Aus
führungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung
mit Blickrichtung von oben.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig.
1.
Fig. 3a bis 3c sind verschiedene Interferenzmuster, die
man bei der Vorrichtung erhält.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung mit einer
Lichtquelle, die hinter der Vorrichtung angebracht
ist.
Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
in Verbindung mit einer elektronischen Abtast- bzw.
Ableseeinrichtung für die Interferenzerscheinung.
Fig. 6 zeigt eine Rollbahn für Flugzeuge in Richtung des
Endanfluges.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Rollbahn, an der Anflug
leuchtfeuer vorgesehen sind, und
Fig. 8 zeigt eine Anwendung der Vorrichtung als Hilfsein
richtung zur Navigation für die Schiffahrt.
In Fig. 1 ist die Vorrichtung in perspek
tivischer Ansicht von oben und in Fig. 2 ist diese in einer
Draufsicht dargestellt. Die Vorrichtung weist einen rück
seitigen oder hinteren Schirm 1 und einen ersten vorderseitigen oder vorderen Schirm 2
auf, der mit dem rückseitigen Schirm 1 einen Winkel α bildet.
Die Rasterlinien auf dem Schirm wer
den von transparenten Linien 4 und lichtundurchlässigen Li
nien 5 gebildet. Die Rasterlinien auf den beiden Schirmen 1 und 2
sind relativ zueinander parallel. Ferner ist ein weiterer oder
zweiter vorderer Schirm 3 vorgesehen, der im wesent
lichen an der Seite des ersten vorderen Schirmes 2
angeordnet ist und parallel zu dem rückseitigen Schirm 1 ver
läuft. Auch die Rasterlinien des zweiten vorderen Schir
mes 3 sind parallel zu den Rasterlinien der restlichen Schir
me 1, 2.
Der erste vordere Schirm 2 ist mit Hilfe eines Gelen
kes 6 schwenkbar bzw. gelenkig mit dem rückseitigen Schirm
1 an einem Ende verbunden. Das Gelenk 6 ermöglicht eine
Änderung des Winkels α zwischen dem rückseitigen Schirm 1
und dem ersten vorderen Schirm 2.
Eine bewegliche und arretierbare Stütze bzw. Strebe 7 oder
dergleichen ist zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem
ersten vorderen Schirm 2 vorgesehen, um einen bestimm
ten Winkel zwischen diesen Schirmen aufrechtzuerhalten. Der
zweite vordere Schirm 3 ist ebenfalls in Richtung auf
den rückseitigen Schirm 1 und von diesem weg beweglich, wo
bei die gewünschte Position von rückseitigem Schirm 1 und
zweitem vorderen Schirm mit Hilfe einer beweglichen
und arretierbaren Strebe 8 zwischen den zuletzt genannten
beiden Schirmen 1, 3 verstellbar und arretierbar ist.
Die Rasterlinien werden von lichtundurchlässigen bzw. nicht lichtdurchlässigen
Linien 5 gebildet, die durch lichtdurchlässige Zwischenräume
4 getrennt sind. Die lichtdurchlässigen Linien 5 bestehen
aus stabförmigen Elementen 9 oder Rohren, die in Abhängig
keit von der Größenabmessung der Vorrichtung aus metallischem
Werkstoff oder einem Kunststoff hergestellt sein können.
Vorzugsweise werden diese Elemente 9 von stabförmigen Elemen
ten oder Rohren aus Stahl gebildet.
Die stabförmigen Elemente oder Rohre 9 sind in einem
parallelepipedförmigem Rahmen 10 a bis 10 c angebracht, der sich
um jeden Schirm 1, 2, 3 erstreckt und der vorzugsweise
aus Stahl hergestellt ist. Um die Position der Vorrichtung
auf stabile Art und Weise, insbesondere bei groß bemessenen
Schirmeinheiten, auch unter Berücksichtigung von Witterungs-
und Windbedingungen sicherzustellen, erstrecken sich ent
sprechende Stützen bzw. Streben von den Rahmen und sind bei
spielsweise im Boden verankert.
Der Abstand zwischen den stabförmigen Elementen 9 des rück
seitigen Schirmes 1 im Verhältnis zu dem Abstand zwischen
den stabförmigen Elementen 9 der vorderen Schirme
2, 3 beträgt 9 : 6 bis 9 : 8, vorzugsweise 9 : 7,5. Die
Dicke der stabförmigen Elemente 9 im Verhältnis zu dem Ab
stand zwischen denselben an den vorderen Schirmen
2, 3 verläuft sich auf 20 : 7,5 bis 10 : 7,5, vorzugsweise
auf 15 : 7,5.
Bei einer konkreten Ausführungsform der Erfindung beläuft
sich die Dicke oder der Durchmesser der stabförmigen oder
rohrförmigen Elemente 9 bei allen Schirmen 1, 2, 3
auf 15 mm, und der Abstand zwischen den stabförmigen oder
rohrförmigen Elementen 9 in dem rückseitigen Schirm 1 beträgt
9 mm und jener bei den vorderen Schirmen 2, 3
beträgt 7,5 mm. Bei einer derartigen Ausführungsform kann
der rückseitige Schirm 1 eine Länge von ungefähr 10 m und
eine Höhe von ungefähr 2 m besitzen. Bei einer bevorzugten Ausfüh
rungsform weisen alle stabförmigen oder rohrförmigen
Elemente 9 dieselbe Dicke oder denselben Durchmesser auf.
In den Fig. 3a bis 3c sind drei Arten von Interferenz
mustern gezeigt, die man erhält, wenn Licht durch die
Vorrichtung fällt.
Wenn der rückseitige Schirm 1 einen Winkel a mit dem ersten
vorderen Schirm 2 bildet, und der rückseitige Schirm
1 parallel zu dem zweiten vorderen Schirm 3 verläuft,
erhält man ein Interferenzmuster, das eine Anzahl von brei
ten dunklen Bändern 11, 12 parallel zu den Rasterlinien um
faßt, wenn die Vorrichtung aus einer Richtung in der
Normalebene betrachtet wird, die durch die Richtung der
Rasterlinien 4, 5 und die Normaleinrichtung der Schirmflächen
unter der Annahme bestimmt wird, daß die vorderen
Schirmeinheiten 2, 3 dem Betrachter näher als der rücksei
tige Schirm 1 liegen (Fig. 3a).
Die Interferenzlinien 11, 12 sind somit parallel zueinander
und verlaufen parallel zu den Rasterlinien sowohl bezüglich
des ersten vorderen Schirmes 2 als auch des zweiten
vorderen Schirmes 3.
Wenn dieselbe Schirmanordnung aus einer Richtung unterhalb
der Normalebene betrachtet wird, ergibt sich das in Fig. 3b
gezeigte Interferenzmuster. Dieses umfaßt
ebenfalls eine Anzahl von breiten Bändern 13, 12, wobei
die von dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen
Schirm 2 gebildeten breiten Bänder 13 einen
derartigen Winkel mit dem Schirmrahmen 10 b
bilden, daß die Bänder 13 von den Bändern 12 aus gesehen
nach oben abgewinkelt sind, die von dem rückseitigen Schirm
1 und dem zweiten vorderen Schirm 3 gebildet werden,
und die Bänder 12 verlaufen parallel zu dem Schirmrahmen
10 c des zweiten vorderen Schirmes 3. Dieser Effekt
wird dadurch erzielt, daß der rückseitige Schirm 1 und der
erste vordere Schirm 2 relativ zueinander einen Win
kel α einschließen und daß der rückseitige Schirm 1 und
der zweite vordere Schirm 3 parallel sind.
Wenn man dieselbe Schirmanordnung aus einer Richtung ober
halb der Normalebene betrachtet, ergibt sich auf entspre
chende Art und Weise ein Interferenzmuster, bei dem die
von dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen
Schirm 2 gebildeten breiten Bänder 14 von den breiten Bändern
12 nach unten abgewinkelt sind, die von dem rückseitigen
Schirm 1 und dem zweiten vorderen Schirm 3 gebildet
werden, und die Bänder 12 verlaufen parallel zu dem Schirm
rahmen 10 c des zweiten vorderen Schirmes 3.
Da der zweite vordere Schirm 3 parallel zu dem rück
seitigen Schirm 1 ausgerichtet ist, bilden sich immer breite
Bänder 12, die parallel zu dem Schirmrahmen 10 c des zweiten
vorderen Schirmes 3 verlaufen und die als Referenz
bänder 12 bezüglich des Winkels dienen, der von dem restli
chen Interferenzmuster 11, 13, 14 gegenüber dem Schirmrahmen 10 b
des ersten vorderen Schirmes 2 gebildet wird. Eine der
artige Beziehung ist von Vorteil, da das menschliche Auge
für diskontinuierliche Winkeländerungen einer Linie sehr
empfindlich ist. Der von den breiten Bändern 11, 13, 14 zu
den Referenzbändern 12 gebildete Winkel bildet ein direktes
Maß, wie weit oberhalb oder unterhalb der Normalebene der
Punkt liegt, von dem aus man die Schirmeinheit betrachtet.
Je weiter oberhalb oder unterhalb der Betrachtungspunkt von
der Normalebene liegt, desto größer wird der Winkel zwischen
den abgewinkelten Bändern 13, 14 und den Bezugsbändern 12.
Durch entsprechendes Verändern des Winkels α zwischen dem
rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen Schirm
2 kann man den Winkel der abgewinkelten Bänder 13, 14 zu
den Bezugsbändern 12 vergrößern oder verkleinern, wenn man
die Schirmeinheit aus einem bestimmten Betrachtungspunkt
oberhalb oder unterhalb der Normalebene betrachtet. Ein
größerer Winkel zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem
ersten vorderen Schirm 2 hat zur Folge, daß der Winkel
zwischen den abgewinkelten Bändern 13, 14 und den Bezugsbän
dern 12 größer wird. Durch entsprechende Einstellung des
Winkels α kann die Empfindlichkeit auf Änderungen des Inter
ferenzmusters bei einer bestimmten Bewegung des Betrachtungs
punktes abgestimmt werden. In Abhängigkeit von dem Anwendungs
gebiet der Vorrichtung kann sich der Winkel α beträchtlich
ändern; für eine Anwendung im Freien mit hoher Präzision
jedoch ergibt sich ein bevorzugter Winkelbereich für α von
5° bis 25°.
Die Einstellung bzw. Adjustierung des Abstandes von dem
zweiten vorderen Schirm 3 zu dem rückseitigen Schirm 1
erfolgt so, daß die breiten Referenzbänder 12 im wesentlichen
gleich breit wie die abgewinkelten Bänder 13, 14 sind.
Die Vorrichtung liefert einem Betrach
ter Informationen darüber, auf welcher Seite der Normalebene, die
von der Vorrichtung bestimmt wird, d. h. oberhalb oder
unterhalb derselben, sich der Betrachter befindet, oder ob
sich der Betrachter in der Normalebene selbst befindet.
In Fig. 4 ist eine Vorrichtung gezeigt,
bei der eine Scheibe 20 aus lichtdurchlässigem Material, bei
spielsweise aus Opalacrylharz, in Blickrichtung von dem Be
trachtungspunkt hinter dem rückseitigen Schirm 1 liegt. Diese
Scheibe 20 besitzt wenigstens den gleichen Flächenbereich
wie der rückseitige Schirm 1. Ferner ist eine Abschirmung
bzw. Abdeckung 21 vorgesehen, in der eine Anzahl von
Lichtquellen (nicht gezeigt) untergebracht sind, um eine
gleichmäßige Beleuchtung der Scheibe 20 zu erzielen. Auf
grund der gleichmäßigen Beleuchtung bzw. Ausleuchtung der
Scheibe kann die Vorrichtung auch in der Dunkelheit Ver
wendung finden.
Wenn die Vorrichtung zum visuellen Betrachten bestimmt ist,
emittieren die vorgesehenen Lichtquellen sichtbares Licht.
Die Vorrichtung kann jedoch optisch betrachtet bzw. abge
fühlt werden, indem man eine lichtempfindliche Einrichtung,
wie zum Beispiel eine Kamera, zum Umsetzen eines Bildes in
elektrische Signale vorsieht, die das Licht von den Licht
quellen hinter den Schirmeinheiten empfängt, nachdem das
Licht die Schirmeinheiten passiert hat. Nachdem das empfan
gene Bild in elektrische Signale umgesetzt worden ist, kann
eine Einrichtung das empfangene Referenzmuster ermitteln
und eine Information darüber liefern, ob das Objekt, an dem
die lichtempfindliche Einrichtung angebracht ist, oberhalb
oder unterhalb der Normalebene oder in der Normalebene liegt.
Bei einer derartigen Ausführungsform emittieren die Licht
quellen vorzugsweise Infrarotlicht, so daß die lichtempfind
liche Einrichtung nicht von Tageslicht oder allgemeiner künst
licher Beleuchtung gestört wird.
In Fig. 5 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform
gezeigt, bei der hinter dem rückseitigen Schirm
1 eine lichtempfindliche Einrichtung 23 der zuvor beschrie
benen Art vorgesehen ist, die das Interferenzmuster empfängt,
wenn Licht von einem in einem Abstand zu der Vorrichtung an
geordneten Objekt durch die Schirmeinheiten von ihrer Vorder
seite geht und zu der lichtempfindlichen Einrich
tung 23, d. h. in Richtung des Pfeiles 24, gelangt. Die licht
empfindliche Einrichtung 23 ist so ausgelegt, daß sie das
empfangene Bild in elektrische Signale umwandelt, die zu
einem Detektor 25 geliefert werden, der die Signale über
prüft. Dieser Detektor analysiert die Position
des Objektes in bezug zu der Normalebene unter Berücksich
tigung des gebildeten Interferenzmusters. Mit der Einrich
tung 23 bzw. 25 ist eine Übertragungseinrichtung
26 verbunden, die das daraus resultierende Ergebnis
drahtlos und/oder mit Hilfe einer Informationsübertragungs
einrichtung zu einer zentralen Verarbeitungseinheit über
mittelt. Die lichtempfindliche Einrichtung 23, die unter
Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben wurde, kann so aus
gelegt sein, daß sie für sichtbares Licht, Infrarotlicht
oder Laserlicht empfindlich ist, was von dem Anwendungs
zweck und den Betriebsbedingungen der Vorrichtung abhängig
ist.
In den Fig. 6 und 7 ist ein Anwendungsbeispiel der Vor
richtung gezeigt. Fig. 6 zeigt eine
Rollbahn 30 für ein Flugzeug, gesehen in Richtung des End
anfluges. An der Seite der Rollbahn 30 sind bei allen gros
sen Flughäfen Leuchtfeuer 31 vorgesehen, die zwei Sektor
feuer, ein rotes Sektorfeuer 32 und ein weißes Sektorfeuer
33 emittieren. Das rote Sektorfeuer 32 liegt in einem
Winkelbereich von 0° bis 3,5° zu der horizontalen Ebene und
das weiße Sektorfeuer in einem Winkelbereich von 3,5° bis
7,0°. Die Leuchtfeuer 31 sind in Längsrichtung der Rollbahn
30 symmetrisch um den idealen Aufsetzpunkt für ein Flug
zeug angeordnet. Die weißen Sektorfeuer 33 bedeuten aus der
Entfernung den geeigneten Anflugwinkel zu der Bodenfläche, und
die roten Sektorfeuer 32 bedeuten ungünstige Anflugwinkel.
Der Anflugwinkel ist jedoch jeder Flugzeugart eigen. Bei
großen Flugzeugen, wie zum Beispiel Düsenflugzeugen zum Per
sonentransport, ist es in Anbetracht der Länge der Rollbahn
gefährlich, daß das Flugzeug zu nahe an den in Anflugrichtung entferntest
liegenden Leuchtfeuern 31 landet. Die Piloten
sind demzufolge gezwungen, sich in dem Grenzbereich zwi
schen dem roten Sektorfeuer 32 und dem weißen Sektorfeuer
33 des nächstliegenden Leuchtfeuerpaares zu bewegen, da
es für die Piloten unmöglich ist, zu entscheiden, wo sich
das Flugzeug in dem weißen Sektorfeuer 33 aufhält. Dies
ist jedoch deshalb unbefriedigend, weil sich das Flugzeug
dem gefährlichen roten Sektorfeuer 32 nähert.
Wenn eine Vorrichtung, die insgesamt
mit 40 bezeichnet ist, auf jeder Seite der Rollbahn 30 an
dem Aufsetzpunkt und unter einem Winkel β von 86,5° zur
Horizontalebene angeordnet ist, bestimmt die Vorrichtung
eine Normalebene mit einer Neigung von 3,5° zu der Horizon
talebene, die von dem Aufsetzpunkt verläuft, und die von
dem Piloten verfolgt werden kann. Da eine Abweichung
von der idealen Höhe des Flugzeuges, d. h. eine Abweichung
von der Normalebene dazu führt, daß der Pilot Interferenz
muster sieht, die auf die zuvor beschriebene Art und Weise
abgewinkelt sind, kann der Pilot direkt entscheiden, auf
welche Weise das Flugzeug korrigiert werden muß, damit es
in der Normalebene ist. Wie bei den zuvor beschriebenen
Vorrichtungen ist das Interferenzmuster nach oben abgewin
kelt, wenn das Flugzeug zu tief fliegt, und das Interferenz
muster ist nach unten abgewinkelt, wenn das Flugzeug zu
hoch fliegt. Die Korrekturrichtungen können so auf der Grund
lage des gleichen Grundprinzips wie bei ähnlichen Instru
menten eines Flugzeuges abgelesen werden.
Der Winkel β zwischen der Vorrichtung und der Horizontal
ebene läßt sich mit Hilfe einer Einrichtung (nicht gezeigt)
derart verstellen, daß der Winkel β und somit die Normal
ebene in idealen Anflugebenen bei den verschiedenen Flug
zeugtypen bestimmen. Wenn das Flugzeug sich in einer idealen
Anflugebene befindet, erhält man das in Fig. 6 gezeigte In
terferenzmuster. Durch entsprechende Einstellung des Winkels
α zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen
Schirm 2 kann man eine entsprechend geeignete Ge
nauigkeit einstellen, die sich durch das Verhältnis von
Höhenabweichungen von der Normalebene zu dem Abstand von
dem Aufsetzpunkt ausdrücken läßt. Die Erfin
dung gestattet die Erzielung einer hohen Genauigkeit. Für den
Anflug ist der Winkel α vorzugsweise derart gewählt, daß
der Pilot einen Winkel zwischen den abgewinkelten Bändern
13, 14 und den Referenzbändern 12 klar und genau sieht,
wenn sich das Verhältnis zwischen der Höhenabweichung des
Flugzeuges von der Normalebene und dem Abstand von dem Auf
setzpunkt auf 1 : 1000 beläuft.
Bei dieser speziellen Anwendung ist es von Vorteil, eine
Einrichtung zum Ausleuchten der Vor
richtung, wie zuvor erwähnt, vorzusehen oder die Vorrich
tung mit einer Lichtquelle vom Flugzeug aus zu beleuchten. Vor
zugsweise kann auch eine Einrichtung zur elektronischen Er
mittlung des gebildeten Interferenzmusters vorgesehen sein.
Auf entsprechende Art und Weise können auch die zuvor be
schriebenen Ausführungsformen bei der Navigation für die Schiffahrt eingesetzt
werden. In Fig. 8 ist eine schematisch gezeigte Vorrich
tung 40 dargestellt, die zur Navigation für die Schiffahrt
bestimmt ist. Hierbei sind die langen Seiten des rücksei
tigen Schirmes 1 vertikal ausgerichtet. In Fig. 8 ist die
Vorrichtung auf einem Betonfundament 41 an einer Küste er
stellt. Mit 42 ist das Wasser bezeichnet. Auf entsprechende
bei den vorhergehenden Beispielen erwähnte Art und
Weise können Schiffer die Vorrichtung betrachten und er
halten eine Information darüber, wie sie ihr Schiff bewe
gen müssen, um in der Normalebene zu sein. Die abgewinkel
ten Bänder 13, 14 sind hier bezüglich der Referenzbänder
12 derart abgewinkelt, daß die Korrekturrichtung dieselbe
wie die Richtung ist, in der die abgewinkelten Bänder 13,
14 bezüglich der Referenzbänder geneigt sind, d. h. die
Vorrichtung arbeitet auf dieselbe Art und Weise wie zuvor
beschrieben. Die Normalebene stimmt vorzugsweise mit der
idealen Fahrtrichtung überein.
Zur Beleuchtung der Vorrichtung kann eine Scheibe 20 mit
zugeordneten Lichtquellen hinter
dem rückseitigen Schirm 1 angebracht sein. Wenn die Vor
richtung an einer Stelle erstellt wird, für die die elek
trische Kabelverlegung sehr teuer ist, können die Licht
quellen von Gasleuchten gebildet werden, die von einer So
larröhre wie bei bekannten Leuchtfeuern gesteuert werden. Die Vorrichtung
kann selbstverständlich auch mit Einrichtungen zur
elektronischen Ermittlung des Interferenzmusters sowie mit
Lichtquellen versehen sein, die Infrarotlicht emittieren,
was zuvor in Verbindung mit der Anwendung der Vorrichtung
beim Anflug eines Flugzeuges erläutert worden ist.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Anwendung als Planoskop,
beispielsweise im Straßenbau. Bei dieser Anwendungsform ist die
Vorrichtung so angeordnet, daß die Normalenrichtung für
den rückseitigen Schirm 1 beispielsweise parallel zu der
gewünschten Fahrbahn in einer Höhe oberhalb der Fahrbahn
ist, in der sich die Führer der Maschinen zur Erstellung der
Fahrbahn befinden, und ferner ist die Vorrichtung derart ange
ordnet, daß die Normalebene im wesentlichen in der Horizon
talebene liegt. Um zusätzlich das Bild des Interferenzmu
sters für das Auge zu vergrößern, können zwei Einheiten
oberhalb oder seitlich voneinander angeordnet werden.
Jede Einheit umfaßt einen rückseitigen Schirm 1, einen
ersten vorderen Schirm 2 und einen zweiten vorderen
Schirm 3. Die Einheiten sind so angeordnet, daß jeder
einer Einheit zugeordnete Schirm 1, 2, 3 in derselben Ebene
wie der entsprechende der zweiten Einheit zugeordnete
Schirm 1, 2, 3 liegt. Die Vorrichtung ist wie in Fig.
1 gezeigt ausgelegt und umfaßt jeweils zwei Schirmeinhei
ten 1, 2, 3, die übereinstimmend angeordnet sind, wo
durch sich die gesamte Betrachtungsfläche verdoppeln läßt.
Bei dieser Ausführungsform besitzen die beiden rückseiti
gen Schirme 1 und die beiden zweiten vorderen Schirme
3 dieselbe Einteilung wie der zuvor beschriebene rücksei
tige Schirm 1 und der zweite vordere Schirm 3, während
beispielsweise der untere erste vordere Schirm 2 eine
Einteilung aufweist, die dichter als jene der rückseitigen
Schirme ist, und der obere erste vordere
Schirm 2 eine Einteilung aufweist, die
weniger dicht als die Einteilung der rückseitigen
Schirme ist. Auch für diese Vorrichtung können
selbstverständlich Einrichtungen zum Beleuchten, zur elek
tronischen Bildermittlung usw. vorge
sehen sein.
Die Vorrichtung bietet viele Vorteile, da
man entscheiden kann, wie man sich selbst oder ein Objekt
zu bewegen hat, um in einer von der Vorrichtung bestimmten
Ebene zu sein. Die hierbei erzielbare Präzision und Genauig
keit sind äußerst hoch.
Claims (10)
1. Optische Vorrichtung, die beim Betrachten eine Information darüber liefert,
auf welcher Seite einer bestimmten Ebene sich ein Betrachter oder ein
Objekt befindet, oder ob sich der Betrachter oder das Objekt in der Ebene
befindet, mit wenigstens einem hinteren Gitterschirm (1) und einem vor
und im Winkel zu diesem angeordneten vorderen Gitterschirm (2), die jeweils
lichtundurchlässige Rasterlinien (5) aufweisen, die durch lichtdurchlässige
Rasterlinien (4) voneinander getrennt sind, die jeweils parallel zueinander
und parallel zu den Rasterlinien des anderen Gitterschirms verlaufen und
wobei die Teilung der Rasterlinien des vorderen Gitterschirms (2) von der
Teilung des hinteren Gitterschirms (1) abweicht, wodurch beim Lichtdurch
tritt durch die beiden Gitterschirme (1, 2) ein Interferenzmuster aus
dunklen Bändern (11, 13, 14) entsteht (Moir´-Effekt), die bei Betrachtung
in der bestimmten Ebene parallel zu den Rasterlinien und bei Betrachtung
aus einer außerhalb der Ebene liegenden Position als im Winkel zu den
Rasterlinien verlaufend erscheinen, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich
zu dem einen vorderen Gitterschirm (2) ein neben diesem und parallel vor
dem hinteren Gitterschirm (1) angeordneter weiterer vorderer Bezugsgitter
schirm (3) vorgesehen ist, dessen Rasterlinien (4, 5) parallel zu den
Rasterlinien (4, 5) des hinteren (1) und des einen vorderen Gitterschirms
(2) verlaufen und die gleiche Teilung, die gleiche körperliche Realisierung
und die gleiche Breite der lichtundurchlässigen Rasterlinien (5) wie die
Rasterlinien (4, 5) des einen vorderen Gitterschirms (2) besitzen, wodurch
das von dem weiteren vorderen Gitterschirm (3) und dem hinteren Gitter
schirm (1) gebildete Interferenzmuster aus dunklen Bändern (12) besteht,
die stets parallel zu den Rasterlinien (4, 5) verlaufen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vordere
Gitterschirm (2) und der hintere Gitterschirm (1) an einem Ende ge
lenkig derart miteinander verbunden sind, daß der Winkel zwischen den
beiden Gitterschirmen (1, 2) veränderbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bezugsgitterschirm (3) in Richtung auf den hinteren Gitterschirm (1)
und von diesem weg beweglich ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rasterlinien (4, 5) durch parallele stabförmige oder rohrförmige
Elemente (8) gebildet sind, zwischen denen Zwischenräume vorgesehen
sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Scheibe (20) aus lichtdurchlässigem und mattem Material, beispiels
weise aus Opalacrylharz, hinter dem hinteren Gitterschirm (1) angeord
net ist, daß die Scheibe (20) wenigstens die gleiche Fläche wie der
hintere Gitterschirm (1) besitzt und daß hinter der Scheibe (20) eine
Lichtquelle angebracht ist, die die Scheibe (20) zum Einsatz der Vor
richtung bei Dunkelheit gleichmäßig beleuchtet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß hinter dem hinteren Gitterschirm (1) eine lichtempfindliche Ein
richtung (23) vorgesehen ist, die das Interferenzmuster empfängt und
abtastet, wenn Licht von einem Gegenstand durch die Gitterschirme (1,
2, 3) von ihrer Stirnseite einfällt und zu der lichtempfindlichen Ein
richtung (23) gelangt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lichtquelle sichtbares oder Infrarotlicht oder
Laserlicht emittiert und/oder daß die lichtempfindliche Einrichtung
(23) auf entsprechendes Licht anspricht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand
zwischen den Elementen (9) des hinteren Gitterschirms (1) in einem Ver
hältnis zu dem Abstand zwischen den Elementen (9) der beiden vorderen
Gitterschirme (2, 3) steht, das innerhalb eines Bereichs von 9 : 6 bis
9 : 8 liegt und vorzugsweise 9 : 7,5 beträgt, und daß die Dicke der Ele
mente (9) in einem Verhältnis zu dem Abstand zwischen den Elementen an
den vorderen Gitterschirmen (2, 3) steht, das innerhalb eines Bereiches
von 20 : 7,5 bis 10 : 7,5 liegt und vorzugsweise 15 : 7,5 beträgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stabför
migen oder rohrförmigen Elemente (9) in einem parallelpipedförmigen
Rahmen (10 a, 10 b, 10 c) angebracht sind, der jeden Gitterschirm (1, 2,
3) begrenzt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Einheiten
von Gitterschirmen (1, 2, 3) übereinander oder seitlich nebeneinander
angeordnet sind, wobei jede Einheit einen hinteren Gitterschirm (1),
einen vorderen Gitterschirm (2) und einen weiteren vorderen Bezugs
gitterschirm (3) aufweist.
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