DE92867C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Zur Erzeugung von Doppelbildern für die Winkelmessung mittelst des Fernrohres hat man bisher eine Theilung der in das Objectiv eintretenden Strahlenkegel in zwei Theile angewendet, entweder wie beim Heliometer, dem Helmholtz'sehen Ophtalmometer, dem Sextanten etc. nach einem Durchmesser des Objeetivs in zwei halbkreisförmige Hälften oder wie beim Mos er'sehen Doppelbildmikrometer nach einer inneren und einer concentrischen äufseren Zone des Objective.

Beide Anordnungen haben den Nachtheil, dafs die zwei im Gesichtsfeld des Fernrohres sich überdeckenden Bilder durch wesentlich verschiedene, ganz aus einander liegende Theile des Fernrohrobjectivs erzeugt und auch durch verschiedene Theile der Hornhaut und der Krystalllinse dem Auge des Beobachters zur Wahrnehmung gebracht werden. Hierdurch wird die Identität der dioptris.chen Bedingungen der Abbildung aufgehoben und es treten infolge dessen öfters Differenzen in der Lage und Gröfse der beiden Bilder auf, welche die richtige Auffassung ihrer Coincidenz erheblich stören können. Aufserdem aber bewirkt bei der in Rede stehenden Art der Theilung der abbildenden Lichtbüschel jede seitliche Verschiebung des beobachtenden Auges gegen die Achse des Fernrohres eine partielle Abblendung der Strahlen des einen Bildes; die zuvor angegebene Fehlerquelle wird dadurch in gesteigertem Mafse wirksam, dazu noch die Helligkeit der beiden Bilder ungleich und so die Beobachtung erschwert.

Die nachstehend beschriebene Einrichtung hilft den erwähnten Mängeln dadurch ab, dafs

(2. Auflage, ausgegeben bei ihr vermöge eines bei Zeichenvorrichtungen gebräuchlichen, als camera lucida bekannten Spiegels)^rstems dicht neben einander liegende Flächentheile der Objectivöffnung, welche gleichmäfsig über die letztere vertheilt sind, für die Erzeugung der beiden Bilder wirksam gemacht werden.

Zu diesem Zwecke sind, wie Fig. 1 schematisch darstellt, vor dem Objectiv eines Fernrohres zwei ebene Spiegel A B angebracht, von welchen der eine B in seiner ganzen Fläche die Lichtstrahlen gleichmäfsig reflectirt, während die Fläche des anderen A sich aus vielen abwechselnd undurchsichtigen reflectirenden und vollkommen durchsichtigen Flächentheilen zusammensetzt, wie solches an einem gewöhnlichen belegten Glasspiegel durch theil· weises Abtragen oder Abschaben der reflectirenden Belegung herbeigeführt werden kann. Die durchsichtigen Stellen können dabei beliebige Formen (Streifen, Kreise etc.) und beliebige Anordnung (reihenweise oder unregelmäfsig) erhalten; nur mufs ihre Gesammtfläche innerhalb des der wirksamen Objectivöffnung entsprechenden Umfanges annähernd gleich sein der Gesammtfläche' der reflectirenden und die Schwerpunkte beider Gruppen von Elementen müssen annähernd zusammenfallen, und zwar auch noch bei excentrischer Stellung des Auges vor dem Ocular. Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen einfache Muster für derartige Gliederung der Spiegelfläche in reflectirende und durchsichtige Elemente.

Indem nun von jedem Object Lichtstrahlen einestheils ohne Ablenkung durch die durchsichtigen Flächentheile des Spiegels A in das

am jo. Dezember igoi.)

Objectiv gelangen, zum anderen Theil aber auch mittelst Reflexion an B und nachfolgender Reflexion an den undurchsichtigen Stellen von A, entwirft das Objectiv in seiner Brennebene zwei Bilder, die je nach dem Neigungswinkel der beiden Spiegel mehr oder weniger gegen einander verschoben sind. Diese Bilder sind an ihren coincidirenden Punkten durch fast identisch verlaufende Strahlen erzeugt, weil jedem Strahl, der zu dem einen Bild mitwirkt, immer ein Strahl zugehört, der von einem nächst benachbarten Punkt der ObjectivöfFnung ausgehend zu dem gleichliegenden Punkt des anderen Bildes mitwirkt. Die Strahlenkegel, durch welche coincidirende Punkte der beiden Bilder erzeugt werden, durchdringen also einander, und zwar um so vollständiger, je kleiner die alternirend durchsichtigen und undurchsichtigen Elemente der Fläche A gewählt werden, oder je gröfser die Anzahl dieser Elemente genommen wird.

Je vollständiger die wechselseitige Durchdringung der beiden Strahlenbüschel wird, desto mehr wird zugleich das Helligkeitsverhältnifs der beiden Bilder unabhängig von der centralen oder nicht centralen Haltung des Auges. Denn schon bei einer mäfsig grofsen Anzahl von abwechselnd reflectirenden und lichtdurchlässigen Flächentheilen in der der Objectivöffnung entsprechenden Fläche des Spiegels A trifft die theilweise Abblendung der aus dem Ocular austretenden Strahlenbüschel durch den Pupillenrand bei excentrischer Stellung des Auges beide Bilder immer annähernd gleichmäfsig.

Der Verkleinerung der alternirenden Elemente in der Spiegelfläche A ist eine gewisse Grenze durch die Beugungsaberration gesetzt, welche infolge des zerklüfteten Querschnittes der Strahlenbündel — und zwar in beiden Bildern immer ganz übereinstimmend — auftritt. Soll dieselbe praktisch unmerklich bleiben, so müssen die einzetnen Flächenelemente so grofs belassen werden, dafs in dem reellen Bild des Spiegels A, welches, nach Verhältnifs der Vergröfserung des Fernrohres verkleinert, in die Pupille des beobachtenden Auges projicirt wird, die kleinsten Abmessungen der Elemente noch 0,2 bis 0,3 mm betragen. Indessen kann auch bei viel feinerer Gliederung der Fläche A der alsdann sichtbare Diffractionseffect für die Beobachtung unschädlich gemacht werden, wenn diese Gliederung streifenförmig nach Fig. 2 und 3 ausgeführt und die Längsrichtung der Streifen parallel zu demjenigen Durchmesser des Sehfeldes gestellt wird, in welchem die Verschiebung der Bilder gegen einander zum Zweck der Winkelmessung erfolgt. Bei dieser Anordnung können die Beugungsaberrationen keinen störenden Einflufs auf die Beobachtung der Coincidenz üben, weil eine Lichtausbreitung nur senkrecht zur Messungsrichtung eintritt.

Endlich aber kann man auch den Effect einer Gliederung der Spiegelfläche in unendlich kleine Elemente erzielen und dabei doch alle Beugungswirkung vollständig eliminiren, wenn man, statt die Flächenelemente abwechselnd spiegelnd und durchsichtig zu machen, jedes Element der Fläche A theilweise lichtdurchlässig und theilweise reflectirend macht. Dieses kann erreicht werden durch einen Spiegelbelag aus einer sehr dünnen Schicht von Gold oder von einer anderen Substanz, die starke Oberflächenreflexion zeigt und dabei doch in dünner Schicht für die helleren Farben des Spectrums durchlässig ist.

Die in Vorstehendem ihrem Wesen nach beschriebene Einrichtung kann verwirklicht werden mittelst gewöhnlicher planparalleler Glasspiegel mit je einer belegten Fläche. Vortheilhafter wird es indessen fast immer sein, beide Spiegel, oder doch wenigstens den Spiegel A, durch Prismen zu ersetzen, wie Fig. 5 darstellt. An Stelle von B tritt alsdann ein einfaches Reflectionsprisma b von gleichschenkligem Querschnitt, auf der Basisfläche entweder unbelegt für Totalreflexion oder metallisch belegt. Der Spiegel A dagegen ist zu ersetzen durch ein gleichschenkliges Prisma a, dessen Basisfläche die zuvor beschriebene intermittirende oder gleichmäfsig durchsichtige Belegung trägt und auf welches ein zweites gleichartiges, aber unbelegtes Prisma a° aufgekittet ist, so dafs das Ganze für die direct in das Fernrohr gelangenden Strahlen die Wirkung einer planparallelen Platte gewinnt.

Wenn die in Betracht stehende Spiegel- oder Prismencombination lediglich zur Erzeugung von Doppelbildern in constanter Lage gegen einander, nicht auch zugleich als Hülfsmittel der Winkelmessung selbst dienen soll, ist es vortheilhaft, die beiden in Fig. 5 abgetrennt dargestellten Prismen zu einem einzigen Glasstück α b zu vereinigen, wie Fig. 6 zeigt. Man erhält alsdann die Doppelbilder, unabhängig von der Stellung dieses Glaskörpers zum Fernrohr, gegen einander verschoben um einen bestimmten constanten Winkel, dessen Gröfse vom Neigungswinkel der reflectirenden Flächend, und B abhängt. Sofern eine veränderliche und mefsbare Verschiebung des einen Bildes gegen das andere gebraucht wird, mufs solche bei dieser Anordnung durch einen besonderen vor der Prismencombination in den Weg der Strahlen eingeschalteten Deflexionsapparat (einen drehbaren Keil oder dergl.) bewirkt werden. Selbstverständlich aber kann die beschriebene Spiegel- oder Prismencombination auch für die stetige Veränderung der Richtung des einen Bildes gegen das andere und für die Messung der Richtungsunterschiede direct nach dem

Princip des Sextanten und des Prismenkreises benutzt werden, indem man den einen von den beiden Spiegeln (Prismen) in mefsbarer Weise drehbar macht um eine Achse, die senkrecht steht zur Achse des Beobachtungsfernrohres und parallel der spiegelnden Fläche des anderen Spiegels (Prismas). So weit es sich um Messung kleiner Winkel, also in engerem Sinne um mikrometrische Winkelmessung handelt, wird die erforderliche Drehung zweckmäfsig an dem Spiegel (Prisma) A ausgeführt, während B fest stehen bleibt.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   Einrichtung zur Erzeugung von Doppelbildern für Winkelmessung mittelst Fernrohres, gekennzeichnet durch die Verwendung einer als camera lucida bekannten Verbindung von zwei einander parallelen oder gegen einander geneigten ebenen Spiegeln, von welchen der eine (B) seitlich vor dem Objectiv angeordnet ist und die Lichtstrahlen in seiner ganzen Fläche refiectirt, während der andere unmittelbar vor dem Objectiv angeordnete Spiegel (A) das vom ersten Spiegel empfangene Licht nur in gleichmäfsiger Abschwächung in das Objectiv reflectirt, dazu aber auch das in der Visirrichtung des Fernrohres auf ihn treffende Licht in ebensolcher Abschwächung ohne Ablenkung in das Objectiv eintreten läfst, indem seine spiegelnde Fläche entweder von durchsichtigen Flächentheilen durchsetzt ist (Fig. 2, 3 und 4), z. B. infolge gitterartiger Belegung, oder in ihrer ganzen Ausdehnung die Lichtstrahlen nur zum Theil reflectirt, zum anderen Theil aber transmittirt, z. B. infolge Belegung mit einer sehr dünnen Schicht aus Gold oder einem anderen geeigneten Metall.
   Eine Ausführungsform der im Anspruch 1 gekennzeichneten Vorrichtung, bei welcher die gitterartige oder durchsichtige Belegung (Spiegel A) zwischen zwei Prismen (a und a°) angeordnet ist, welche so geformt und mit einander verkittet sind, dafs ihre Einwirkung auf die in der Visirrichtung hindurchgehenden Strahlen nur diejenige einer planparallelen Glasplatte ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.