DE299017C - - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Visiervorrichtung mit optischem System zur Abbildung der zu beobachtenden Objekte mit einer Einrichtung, um die Visierlinie unabhängig von den Schwankungen des Trägers im Raum gegenüber der Vertikalrichtung zu machen. Derartige Visiervorrichtungen sind besonders von Wichtigkeit für Luftfahrzeuge und andere bewegliche Standorte, wie z. B.

ίο Schiffe, leicht bewegliche Geschützlafetten usw. Bei der Anwendung von Visiervorrichtüngen an derartigen beweglichen Trägern ist es schwierig, eine mit der Vertikalen einen bestimmten Winkel einschließende Zielrichtung innezuhalten. Vorliegende Erfindung bezweckt, diese Schwierigkeit zu überwinden und erreicht den Zweck dadurch, daß die Visiervorrichtung in der Art mit einer Libelle im Gesichtsfeld ausgestattet wird, daß die Bewegungen der Libelle den scheinbaren Bewegungen des Objekts, d. h. denjenigen Bewegungen, welche das Objekt infolge derJ Schwankungen des Standortes vollführt; nach Richtung und Maß entsprechen. Bei einer solchen Anordnung kann bei Verwendung einer Dosenlibelle als Anzeigemittel für die Vertikalrichtung die Blase oder Kugel der Libelle selbst unmittelbar als Absehen, benutzt werden, sofern Krümmung und Anordnung der Libelle zu dem abbildenden optischen System des Instruments richtig gewählt sind.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung in den Abb. ι bis 7 wesentlich schematisch und in Abb. 8 an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Abb. ι und 2 veranschaulichen schematisch die optischen Grundlagen der Erfindung.

Abb. 3 und 4 veranschaulichen ein aus Objektiv und Okular bestehendes optisches System mit einer der Erfindung gemäß angeordneten Libelle und die Wirkung des Systems bei zwei verschiedenen Lagen des Visierinstruments im Räume.

Abb. 5 und 6 veranschaulichen zwei Formen , der als terrestrisches Fernrohr ausgebildeten Visier vorricht ung.

Abb. 7 ist ebenfalls ein terrestrisches Visierfernrohr gemäß der Erfindung mit Einrichtung zur Einstellung eines beliebigen Visierwinkels.

Abb. 8 zeigt].eine Ausführungsform eines Prismenfernrohrs gemäß der Erfindung.

In Abb. ι und 2 bezeichnet 1 das bilderzeugende Objektiv der Visiervorrichtung. 2 stellt ein bestimmtes Zielobjekt, beispielsweise ein Fort 0. dgl., dar. 3 ist eine Dosenlibelle, deren Blase bei 4 angedeutet ist. 5 bezeichnet das Auge des Beobachters. Nach der Darstellung der Abb. 1 steht die das Objektiv ι und das Auge 5 verbindende Linie gerade senkrecht zur Horizontalebene und schneidet in ihrer Verlängerung den Zielpunkt 2. Wenn beispielsweise die Aufgabe bestände, von einem in Ruhe befindlichen Ballon, der die Zielvorrichtung trägt, eine Bombe auf den Zielpunkt 2 zu werfen, so würde der Abwurf zu erfolgen haben in dem Augenblick, in dem die senkrecht stehende Verbindungslinie zwischen dem Objektiv i und dem Auge 5 den Zielpunkt 2 schneidet, wie-es Abb. 1 darstellt. Die Tatsache, daß die Visierrichtung nach dem

Zielpunkt 2 in dem Augenblick des Abwurfs der Bombe senkrecht zur Horizontaleber.e steht, ergibt sich aus dem Umstand, daß die Blase 4 auf dem Bilde des Ziels liegt. Wenn der die Visiervorrichtung tragende Ballon zwar seinen Ort nicht verändert, aber im Räume schwankt, dann würde der Fall der Abb. 2 eintreten können, wobei das Objektiv sich zwar vertikal über dem Zielpunkt 2 befindet, die Achse des Visierinstruments, welche durch die Verbindungslinie des Auges 5 mit dem Objektiv 1 markiert ist, aber geneigt steht. Obwohl demnach der Ballon sich an der Stelle befindet, wo eine von ihm abgeworfene Bombe den Zielpunkt 2 treffen würde, ist die Blickrichtung gegen die Libellenblase hin doch nicht auf den Zielpunkt gerichtet. Während der Neigung des Ballons ist die Blase aus dem in Abb. 1 dargestellten Punkt, wo sie auf der Verbindungslinie zwischen Auge 5 und Objektiv 1 liegt, zur Seite gewandert in die in Abb. 2 dargestellte Lage und fällt, wie Abb. 2 zeigt, trotzdem mit dem vom Objektiv 1 er-, zeugten Bild des Ziels 2 zusammen. Dieses liegt an der der Libelle gegebenen Krümmung und ihrer Anordnung gegenüber dem bilderzeugenden Objektiv 1. Der Krümmungsradius der Libelle 3 ist übereinstimmend mit der Brennweite des Objektivs 1 gewählt. Die Libelle ist in der Bildebene des Objektivs 1 angeordnet. Dank dieser Anordnung entsprechen die Bewegungen der Blase 4 bei einem Schwanken des Ballons genau nach Richtung und Größe den scheinbaren Bewegungen des Zielpunkts 2, und die Tatsache des Zusammenfallens des Bildes des Zielpunkts 2 mit der Blase 4 der Libelle gibt dem Beobachter stets die Gewißheit, daß der Zielpunkt sich genau senkrecht unter seinem Beobachtungsort befindet.

Natürlich könnte man durch Vorschaltung eines Spiegels vor das Objektiv Koinzidenz zwischen Bild und Libellenblase für beliebige Winkel mit der Vertikalen einschließende Zielpunkte erreichen, sofern dem Spiegel eine passende Neigung zur Vertikalen gegeben wird. Nach der Darstellung der Abb. 3 und 4 bezeichnet 6 das Objektiv einer abgeänderten Form der Zielvorrichtung, 7 einen Zielpunkt, 8 eine Libelle, 9 die Libellenblase, 10 die beiden Linsen eines Okulars, 11 das Auge des Beobachters. Die Libelle 8 mit der Blase 9 ist gegenüber dem Objektiv 6 wieder ebenso angeordnet, wie es in bezug auf Abb. 1 und 2 angegeben war. Die Libelle besitzt wiederum einen Krümmungsradius, welcher gleich der Brennweite des Objektivs 6 ist. Auch in diesem Falle wandert die Blase der Libelle beim Schwanken des Trägers des Instruments in der Art, daß bei senkrecht unter dem Objektiv 6 liegendem Zielpunkt 7 das Bild des Zielpunkts mit der Blase 9 der Libelle, zusammenfällt, welche Neigung auch immer die das Auge 11 mit dem Mittelpunkt des Objektivs 6 verbindende Achse des Visierinstruments zur Vertikalen haben mag.

Die Abb. 3 und 4 zeigen ein astronomisches Fernrohr, welches dem Beobachter auf dem Kopf stehende Bilder darbietet.

Nach der Darstellung der Abb. 5 und 6 sind in die Optik der Visiervorrichtung Bildaufrichtesysteme eingeschaltet. Das Bildaufrichtesystem ist nach Abb. 5 zwischen dem ersten Bild und der Augenlinse eingeschaltet. Das Objektiv ist mit 12, die Libelle mit 13, die Blase derselben mit 14, die Augenlinse mit 15, das Auge des Beobachters mit 16, das Bildumkehrsystem mit 17 bezeichnet. 18 und 19 sind zwei Kollektivlinsen.. An dem optischen Vorgang wird durch die Einschaltung des Umkehrsystems 17 hinter der ersten Bildebene des Objektivs 12, in welcher sich die Libelle 13 befindet, nichts geändert, so daß das Bild des Objekts wieder mit der Blase der Libelle gleichmäßig und gleichgerichtet im Gesichtsfeld wandert, wie es im Anschluß an die Abb. 1 bis 4 angegeben wurde.

Wollte man die Libelle anstatt in der ersten Bildebene des Objektivs 12 in der zweiten Bildebene 20 anordnen, dann würde, wie ohne weiteres aus dem schematisch angedeuteten Strahlengang ersichtlich ist, die Bewegung des Bildes im Gesichtsfelde umgekehrt verlaufen wie nach den Darstellungen der, Abb. 1 bis 5. Eine in der Bildebene 20 angeordnete Libelle von der Art der in den Abb. 1 bis 5 dargestellten Libelle, deren Krümmung der Erdkrümmung gleichgerichtet ist, würde . daher nicht den erstrebten Zweck erreichen. Es würde eine gegenläufige Bewegung zwischen Zielbild und Libellenblase eintreten. Um dies zu vermeiden, müßte eine Libelle mit negativer Krümmung, wie sie in Abb. 6 dargestellt ist, Anwendung finden. Die Krümmung dieser Libelle müßte auch in diesem Falle gleich der Brennweite des der Libelle vorgelagerten optischen Systems, d. h. optisch gesprochen gleich der Äquivalentbrennweite des ganzen optischen Systems, bestehend aus den Linsen 12, 17, 18 und 19, sein. In diesem Falle würde die Blase der Libelle 21 durch eine der Schwere gehorchende Kugel 22 zu ersetzen sein.

In Abb. 7 ist ein Instrument mit gebrochener optischer Achse dargestellt, dessen optische Elemente denjenigen des Instruments nach Abb. 5 entsprechen. Das Objektiv ist mit 23, die Libelle mit 24, die Blase mit 25, die Augenlinse mit 26, das Auge des Beobachters mit 27 bezeichnet. 28 ist das Umkehrsystem, 29 die obere Kollektivlinse. Die untere Kollektivlinse ist aus zwei Teilen 30, 31 zusam-

mengesetzt und bildet den Libellenkörper. In den Strahlengang sind zwei Spiegel 32, 33 eingeschaltet, von denen der letztere mit einem Schneckenrad 34 verbunden ist, in das eine Schnecke 35 eingreift, ■ welche durch ein- Einstellrad 36 gedreht werden kann. Die jeweilige Neigung des Spiegels 33 kann an der Stellung der Teiltrommel 37 abgelesen werden. Mit Hilfe dieser zusätzlichen Spiegeleinrichtung kann man Zielpunkte, welche unter einer beliebigen Neigung zur Horizontalebene erscheinen, in Deckung mit der Libellenblase 25 halten, so daß die Libellenblase 25 unabhängig von den Schwankungen : des Trägers der Visiervorrichtung das Abkommen bildet.

Bei dem Prismenfernrohr nach Abb. 8 be- ■

zeichnet 38 das Objektiv, 39 das Okular, 40 die Libelle, deren Körper wiederum wie nach der Darstellung der Abb. 7 von zwei Linsen 41, 42 gebildet wird, die zusammen ein Kollektiv bilden. 43 bezeichnet ein bildaufrichtendes Dachkantenprisma, 44 ist ein Eintrittsreflektor, welcher mit der Eintrittspupille des Instruments zusammenfällt, damit er eine möglichst geringe Ausdehnung erhält. 45 ist ein zwischen dem Objektiv 38 und den Libellenlinsen 41, 42 eingeschaltetes Prisma mit Reflektorfläche 46, welche die optische Wirkung des Spiegels 44 auf die Bildstellung aufhebt.

Der Spiegel 44 ist fest verbunden mit einem Schneckenrad 47, in welches eine Schnecke 48 eingreift, die vermittels des Handrades 49 mit Teilkreis 50 gedreht werden kann. 51 ist eine Verschlußkappe für den Spiegel 44 und 52 eine planparallele Abschlußplatte.

Die Benutzung des in Abb. 8 dargestellten

Instruments ergibt sich nach den Erläuterungen im Anschluß an Abb. 1 und 2 ohne weiteres.

Die von einem Zielpunkt herkommenden Strahlen werden durch den Spiegel 44 dem Objektiv 38 zugeführt, gelangen von hier auf die Reflektorfläche 46 und treten dann durch das Kollektiv 41, 42, um nach Reflexion an den Dachflächen des Prismas 43 in die Augenlinse 39 zu gelangen. Wenn der Träger des Instruments, also beispielsweise ein Ballon oder eine Flugmaschine, Schwankungen vollführt, dann wandert das Bild eines bestimmten Zielpunktes im Gesichtsfelde des Beobachters.

Gleichzeitig wandert aber auch die Blase der Libelle 40 im Gesichtsfeld, und zwar in derselben Richtung und in demselben Maße, da die Libelle 40 in der Bildebene des Objektivs 38 angeordnet ist und einen Krümmungsradius besitzt, der gleich der Brennweite des Objektivs ist. Die Blase der Libelle 40 bildet daher bei allen Längs- und Querschwankungen des Flugzeugs das auf den Zielpunkt zu bringende Absehen. Durch Drehung des Handrades 49 ist es möglich, den Spiegel 44 so zu verstellen, daß die Blase der Libelle 40 das Absehen für Zielpunkte bildet, welche mit der Vertikalen einen beliebigen vorgeschriebenen Winkel einschließen. Nach der Darstellung der Abbildung entspricht die dort für . den Spiegel 44 angenommene Lage· einem extremen Vorhaltwinkel von 45⁰^ : .

Das in Abb. 8 dargestellte Prismenfernrohr würde sich besonders zur Ausbildung als Doppelfernrohr eignen. . In diesem Falle würde die Libelle vorteilhaft nur in der einen Fernrohrhälfte anzuordnen sein, was die Wirkung hätte, daß aus dem Gesichtsfeld durch die BIa? e der Libelle kein Teil ausgeschnitten wird, da dieser in der einen:; Hälfte ausgeschnittine. Teil durch das ungestörte Bild der anderen Hälfte ergänzt würde.

Das Instrument könnte auch in an sich bekannter.Weise in der Art binokular ausgebildet werden, daß nur die eine Hälfte den Charakter eines optischen Beobachtungsinstruments trägt, während die andere Hälfte dem Auge nur die Libelle an der passenden Stelle darbietet. In diesem Falle braucht man nur dafür zu sorgen, daß Ort und Krümmung der Libelle so in Beziehung zueinander und zu den Konstanten des optischen Beobachtungsinstruments gesetzt werden, daß die Bedingung erfüllt ist, daß das Bild des Zielpunkts in der Beobachtungshälfte des Instruments bei schwankendem Instrumentträger in der gleichen Weise wandert wie die Blase der Libelle. Würde z. B. die Brennweite des Fernrohrokulars gleich sein der Brennweite der Lupe, mit der man die Libelle beobachtet, so müßte der Krümmungsradius der Libelle wiederum gleich sein der Äquivalentbrennweite des Objektivsystems des Beobachtungsfernrohrs.

Claims (8)

Patent-An Sprüche:

1. Visiervorrichtung für Luftfahrzeuge und sonstige gegenüber der Richtung der Erdschwere bewegliche Standorte mit die Schwerrichtung anzeigender Libelle im Gesi'chtsfelde, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der in einer Bildebene des Gesamtinstruments liegenden Libelle und ihre Anordnung zum optischen System so gewählt sind, daß die dem Auge sich darbietenden Bewegungen der Libelle den Bewegungen des Bildes des Objekts nach Richtung und Maß folgen.

2. Visiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blase (Kugel) der als Dosenlibelle ausgebildeten

. Libelle das Absehen der Visiervorrichtung bildet unabhängig von der jeweiligen Lage des Trägers derselben im Räume.

3. Visiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Libelle in . einer Bildebene des abbildenden opti-

sehen Systems angeordnet ist und einen Krümmungsradius gleich der Äquivalente brennweite des zwischen Libelle und Objekt liegenden optischen Systems besitzt.

4. Visierfernrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Libelle normale, d. h. der Erdkrümmung gleichgerichtete Krümmung besitzt und in dem Fernrohr vor dem Bildaufrichtesystem angeordnet ist.

5. Visierfernrohr nach Anspruch 3, da-, durch gekennzeichnet, daß die Libelle hinter dem Bildaufrichtesystem angeordnet ist und negative Krümmung besitzt.

6. Visierfernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Libelle zwei Spiegel vorgelagert sind, die sich in ihrer . optischen Wirkung kompensieren, und von denen der eine nahe der Eintrittspupille des abbildenden Systems angeordnet und einstellbar ist.

7. Prismenfernrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv zwischen den beiden Spiegeln liegt, und daß zwischen der als Kollektiv ausgebildeten Dosenlibelle und dem Okular ein Dachkantenprisma angeordnet ist.

8. Visiervorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe in der Art als Doppelfernrohr ausgebildet ist, daß nur die eine Hälfte des Doppelfernrohrs eine das Gesichtsfeld ausfüllende Dosenlibelle besitzt, so daß auch der durch die Blase (Kugel) bedeckte Teil des Gesichtsfeldes in der anderen Fernrohrhalf te sichtbar bleibt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.