DE885482C - Sonnenwender mit Sucher - Google Patents

Sonnenwender mit Sucher

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DE885482C
DE885482C DEZ2303D DEZ0002303D DE885482C DE 885482 C DE885482 C DE 885482C DE Z2303 D DEZ2303 D DE Z2303D DE Z0002303 D DEZ0002303 D DE Z0002303D DE 885482 C DE885482 C DE 885482C
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collimator
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sun
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DEZ2303D
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Zeiss Ikon AG
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Zeiss Ikon AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C1/00Measuring angles
    • G01C1/02Theodolites
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/02Means for marking measuring points

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Telescopes (AREA)

Description

  • Sonnenwender mit Sucher Die Erfindung dient dem Zweck, die Richtung, in welcher auf einen Spiegel fallende Lichtstrahlen reflektiert werden, schnell und sicher anzuzeigen, um sie in eine gewollte Richtung lenken zu können.
  • Gauß zeigte i8ai bei Konstruktion seines Heliotrop (Sonnenwender) hierfür einen Weg. Er rüstete einen Hauptspiegel mit einem um 9o° verdrehten kleinen Hilfsspiegel aus, der dem vom Hauptspiegel reflektierten Licht ein in der Richtung um 18o° versetztes Strahlenbündel zuordnete, das, nach rückwärts ins Beobachtungsfernrohr fallend, dort ein als Visiermittel dienendes Sonnenbild erzeugte.
  • Carl August Steinheil, ein Schüler von GauB, ersetzte den Hilfsspiegel durch einen Kollimator, der durch eine kleine öffnung im Silberbelag des Spiegels Sonnenstrahlen aufnimmt und zu einem reellen Sonnenbildchen auf einem Kreideschirm vereinigt. Rückwärts durch das Kollimatorobjektiv gehend, fallen Lichtstrahlen, nach Reflexion an der Spiegelrückfläche ins Auge des Beobachters, das nun im Unendlichen ein virtuelles Sonnenbild sieht, das als Visiermarke,dient.
  • Es blieb hiernach aber noch die Bedienungsschwierigkeit, durch die öffnung im Spiegel blickend die in weitem Winkel wechselnde Lage des Sonnenbildchens aufzusuchen, es auf das Ziel auszurichten und dauernd im Auge zu behalten.
  • C. A. Steinheil gibt (in H. C. Schumachers astronomischem Jahrbuch 184q., Verlag J. G. Cotta, Stuttgart-Tübingen, S. 13) das Loch im Spiegelbelag mit »einer Linie Durchmesser« an. Das Auge mußte nicht nur die Richtung suchen, in der es durch dieses Fenster zu blicken hatte, um das Sonnenbild zu sehen, es mußte sich auch quer zur Blickrichtung innerhalb des auf 2,5 mm Durchmesser begrenzten Strahlenbündels halten.
  • Zum Aufsuchen, der Strahlenrichtung empfiehlt Steinheil, die Hand nach der Richtung hin vor den Spiegel zu halten, in der das Heliotropenlicht gegeben werden soll. Auch wenn man durch das intensive Orientierungsbild geblendet wird, soll man zeitweilig mit der Hand die Sonne abschatten.
  • Nach der Erfindung soll der Steinheilsche Sonnenwender nicht nur für langsameArbeitsweise, wie sie bei der geodätischen Aufnahme möglich ist, sondern besonders für das Anleuchten von Fahrzeugen, insbesondere schnellen Luftfahrzeugen, dadurch verwendbar gemacht werden, daß Zusätze und Einrichtungen optisch-mechanischer Art vorgesehen werden, die das Ausrichten auf die Sonne, das Finden des Sonnenbildes, das Richten auf das Ziel und das dauernde Verfolgen erleichtern. Zu diesem Zweck erhält der Spiegel einen Sucher, der, wenn der Spiegel rechtwinklig zum Kollimator steht, parallel zur Kollimatorachse liegt und jeder Winkelbewegung des Spiegels gleichsinnig, aber mit doppelter Winkelgeschwindigkeit folgt. Das Loch im Spiegel wird auf ein Mehrfaches des Durchmessers der Augenpupille und über den Durchmesser der Kollimatorlinse hinaus vergrößert, und der Schirm in der Kollimatorbildebene wird aus lichtabsorbierender Masse gefertigt. Eine besondere Form der Kollimatorlinse vermindert die störenden Einflüsse der Sonnenreflexion an den Linsenflächen. In der Zeichnung ist in Abb. i --das Prinzip des Steinheilschen Heliotrops dargestellt; Abb.2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den erfindungsgemäß verbesserten Sonnenwender; Abb. 2 a zeigt schematisch das zwischen dem Spiegel und dem Sucher liegende Übersetzungsgetriebe; Abb. 3 zeigt einen Durchschnitt durch die Kollimatorlinse.
  • In Abh. i ist die Sonne mit S, die Zielrichtung mit Z, der Spiegel mit A, die Kollimato.rlinse mit B, der Schirm in der Bildebene der Linse mit C und das Auge mit D bezeichnet. Von der Sonne kommende Lichtstrahlen a und b werden von der Spiegelfläche in Richtung a', b' reflektiert. Durch das Spiegelloch fallende Strahlen gehen durch die Linse B und vereinigen sich bei C zum Sonnenbild. Von hier gehen sie rückwärts, divergierend bis zur Linse B, dann mit etwa 30' Streuung bis zu den unversilberten Glasflächen des Spiegels El, werden hier reflektiert, und zwar, da Sonne S und Sonnenbild C einander um i8o° gegenüberliegen, erfolgt die Reflexion der Lichtstrahlen an der Spiegelrückfläche auch genau um i8o° versetzt zu den, von der Vorderfläche des Spiegels reflektierten Strahlen. Das bei D dargestellte Auge sieht in Richtung S1 im Unendlichen ein Sonnenbild, -das sich mit,dem Leuchtfeld,des Spiegels genau deckt. In Abb. 2 ist der Spiegel des Instrumentes mit i bezeichnet, der unversilberte mittlere Kreis des Spiegels mit 2, das Kollimatorobjektiv mit 3 und der in der Bildebene liegende Schirm mit 4. Um das Kollimatorobjektiv liegt eine ringförmige Schirmfläche 5.
  • Der Durchmesser der Linse 3 beträgt nach der Erfindung ein Mehrfaches des Durchmessers der Pupille des Auges, vorzugsweise io bis 15 mm, der Durchmesser der Spiegelöffnung :2 ist noch größer als die freie Öffnung des Objektivs 3, vorzugsweise 15 bis 25 mm. An der Traggabel 6 ist ein Sucher, in der Zeichnung als Röhrchen 7 dargestellt, parallelachsig zum Spiegel schwenkbar gelagert. Ein auf der Achse des Suchers sitzendes Zähnrad 8 ist halb so groß wie ein auf der Achse des Spiegels sitzendes Rad 9. Beide stehen über ein der Bewegungsgleichrichtung dienendes Übertragungsrad io im Eingriff, so daß sich der Sucher zwar in gleicher Drehrichtung, aber doppelt so schnell bewegt wie der Spiegel. Wenn die Spiegelfläche gleichgerichtet zur Kollimatorachse liegt, oder wenn sie um 9o° verdreht steht, d. h. wenn die Lichtstrahlen der Sonne am Spiegel unabgelenkt vorbeigehen oder nach ihr zurückgeworfen werden, dann steht der Sucher parallel zur Kollimatorachse; allen Bewegungen des Spiegels eilt er mit doppelter Winkelgeschwindigkeit vor.
  • Unter der Voraussetzung, daß der Lichteinfall gleichgerichtet zum Kollimator erfolgt, was daran deutlich kenntlich ist, daß das durch das vergrößerte Spiegelloch 2 fallende Licht auf dem Ringschirm 5 um das Objektiv 3 einen hellen Lichtring erzeugt, werden die Lichtstrahlen vom versilberten. Spiegel i immer in. der Richtung reflektiert, die der Sucher anzeigt. Das Auge blickt gleichgerichtet zum Sucher 7 durch das Spiegelloch 2 und findet so ohne Zeitverlust das Sonnenbild, das als genaues Visiermittel dient, und kann zunächst grob mit dem Sucher und dann genau mit Hilfe der Kollimatorsonne auf das Ziel richten.
  • Die Vergrößerung des Durchmessers der Linse 3 von der Steinheilschen »Linie« (et-%va 21/2 mm) auf ein, Mehrfaches des Pupillendurchmessers des Auges (bei Sonnenlicht etwa 2 bis 21/2 mm) bietet den Vorteil, daß das Auge nicht auf wenige Millimeter genau auf der umgelenkten Kollimatorachse bleiben muß, sondern sich quer zur Visierlinie in. verhältnismäßig weiten Grenzen bewegen kann, was das dauernde Verfolgen eines bewegten Zieles, z. B. eines Flugzeuges, sehr erleichtert. Ein Nachteil der Vergrößerung des Linsendurchmessers besteht darin, daß das Sonnenbild auf dem Kollimatorschirm wesentlich heller wird -und daß das Auge noch schneller durch Blendung ermüdet als bei dem kleinen Steinheilschen Spiegelloch, aus dessen Bereich, insbesondere bei langsamen geodätischen Arbeiten, das Auge zeitweilig auch ganz herausgehen konnte. Um dieser Ermüdung vorzubeugen, wird nach vorliegender Erfindung der Bildschirm 4 aus einem lichtabsorbierenden, wärmebeständigen und nicht oxydierenden Stoff, vorzugsweise aus einer mattgeschliffenen, rötlichen Keramikplatte gefertigt, die ein blaßrotes Sonnenbild, im Helligkeitswert etwa gleich der am Tageshimmel stehenden Mondscheibe, erzeugt.
  • Gegenüber dem Steinheilschen Heliotrop zeichnet sich das Arbeiten mit dem Sonnenwender nach der vorliegenden Erfindung also dadurch aus, daß die erste Einstellung der Einfallsrichtung des Lichtes durch das vergrößerte Spiegelloch und die dadurch gegebene Lichtringb.ildung auf dem Rande der Objektiv fassung viel leichter auszuführen ist als bei S t e i n. h e i 1 die Zentrierung des engen Strahlenbündels auf die Mitte der Linse, was eigentlich nur bei bestaubter Linse möglich ist. Der Sucher zeigt die richtige Blickrichtung nach dem angestrahlten Ziel unmittelbar ohne Überlegen und Handvorhalten an, und das vergrößerte Kollimatorobjektiv sichert dem Auge die. Sichtbarkeit des Visierbildes auch bei Querbewegungen, die bei der Verfolgung bewegter Ziele unvermeidlich sind. Ein Unterbrechen der Beobachtung und Zielverfolgung infolge Blendung durch ein zu helles Sonnenbild wird vermieden.
  • Auch an den Oberflächen des Kollimato-robjektivs werden Sonnenstrahlen reflektiert, die im Auge kleine Sonnenbilder erscheinen lassen. Eine Planfläche an der Linse würde ein Sonnenbild in natürlicher Größe erzeugen, das störend neben dem Sonnenbild des Kollimators erscheinen würde. Um diese Störbilder kleiner als das Visierbild und untereinander gleich groß erscheinen zu lassen, wodurch sie am besten kenntlich gemacht werden, wird der Radius der Vorderfläche kleiner gemacht als der der Rückfläche, weil die von der Rückfläche reflektierten Strahlen beim Durchgang durch die Vorderfläche eine zusätzliche Brechung erleiden. Gleiche Bildgröße ergibt sich, wenn der Radius der Vorderfläche annähernd ein Drittel des der Rückfläche ist.
  • In Abb, 3 ist dargestellt, daß auf die Linse fallende Lichtstrahlen an der Vorderfläche der Linse und nach dem Durchgang und der Reflexion an der Rückfläche unter gleichen Winkeln austreten. Ein parallel zur Achse einfallender Lichtstrahl ist mit a bezeichnet, der an der Vorderfläche r der Linse reflektierte Strahl mit b und der nach dem Durchgang und der Reflexion an der Rückfläche 2 aus der Vorderfläche austretende Strahl mit c. Die Winkel 2 und ß sind gleich, die Neigung von h und c zu a ist einander entgegengesetzt. Das bedeutet, die Reflexbilder sind gleich groß, und Bewegungen erfolgen in entgegengesetzter Richtung, aber ebenfalls in gleichem Maß. Die beiden kleinen Oberflächenreflexe werden also mit der Kollimatorsonne zusammenfallen oder in gleichen Abständen und in einander gleicher Größe danebenliegen. Die Störwirkung dieser Reflexbilder ist erheblich vermindert.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Sonnenwender mit einem Spiegel, dessen Metallbelag eine lichtdurchlassende Öffnung hat, und mit einem Kollimator, der ein als Richtmittel dienendes Sonnenbild erzeugt, gekennzeichnet durch optisch-mechanische Einrichtungen des Spiegels und des Kollimators, die die Blickrichtung äußerlich anzeigen und den Augenort erweitern. Sonnenwender nach Anspruch. r, dadurch gekennzeichnet, d.aß der Spiegelträger mit einem Hilfsrichtmittel ausgestattet ist, das parallel zur Kollimatorachse steht, wenn, der Spiegel rechtwinklig zur Kollimatorachse steht und mit dem Spiegel derartig gekuppelt ist, daß es sich um die quer zum Kollimator liegende Spiegelachse doppelt so schnell dreht wie der Spiegel. 3. Sonnenwender nach den Ansprüchen. r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der unbelegten Spiegelöffnung wesentlich größer ist als der Durchmesser des Kollimatorobjektivs und um ein Mehrfaches größer als der Durchmesser der Pupille des Auges bei Tageslicht. .I. Sonnenwender nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das Sonnenbild in der Brennebene des Kollimatorobjektivs auffangende Schirm aus einer lichtabsorbierenden Masse, vorzugsweise aus einer rötlich gefärbten Keramikplatte besteht. 5. Sonnenwender nach den. Ansprüchen. z bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die als Kollima,torobjektiv dienende Linse eine stark gewölbte Vorderfläche und eine schwächer gewölbte Rückfläche hat, w=obei das Radienverhältnis annähernd 1 :3 ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021019068A1 (fr) 2019-08-01 2021-02-04 Fraj Youssef Dispositif de reflexion optique pour le leve de points non visibles

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021019068A1 (fr) 2019-08-01 2021-02-04 Fraj Youssef Dispositif de reflexion optique pour le leve de points non visibles
FR3099570A1 (fr) * 2019-08-01 2021-02-05 Youssef FRAJ Dispositif de reflexion optique pour le leve de points non visibles

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