DE936238C - Device for measuring the parallel displacement of the target line in optical devices - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Messen der Parallelverschiebung der Ziellinie bei optischen Geräten Die Verschiebung der Ziellinie wird bei optischen Geräten, beispielsweise Nivelliergeräten, dadurch erreicht, daß in den objektseitigen Strahlengang des Beobachtungssystems eine planparallele Glasplatte eingeschaltet wird, deren Dicke und Brechungsindex beli-.annt sind. Diese Planparallelplatte ist um eine Achse kippbar, die zur Achse des Beobachtungssystems senkrecht steht; in Abhängigkeit vom Einfallswinkel i, vom Brechungswinkel -r der Lichtstrahlen und von der Dicke a der Platte ist die Verschiebung s der Ziellinie durch folgende Gleichung gegeben: Die einfachste Art, diese Verschiebung am Gerät zu messen, besteht darin, daß eine Skala auf einer mit der Kippachse der Planparallelplatte fest verbundenen Trommel geeicht wird. Da aber die Verschiebung der Ziellinie nicht linear vom Drehungswinkel der Platte und der Trommel abhängt, kann die besagte Skala nur für kleine Winkel durch eine lineare Teilung angenähert werden. Um auch bei größeren Drehwinkeln eine lineare Skala benützen zu können, wurde bereits zu komplizierten mechanischen Hilfsmitteln gegriffen, welche die Abweichungen von dem linearen Skalenverlauf innerhalb der Grenzen der gewünschten Genauigkeit ausgleichen.Device for measuring the parallel displacement of the target line in optical devices The displacement of the target line is achieved in optical devices, for example leveling devices, in that a plane-parallel glass plate is inserted into the object-side beam path of the observation system, the thickness and refractive index of which are known. This plane-parallel plate can be tilted about an axis which is perpendicular to the axis of the observation system; Depending on the angle of incidence i, the angle of refraction -r of the light rays and the thickness a of the plate, the displacement s of the target line is given by the following equation: The simplest way of measuring this shift on the device is to calibrate a scale on a drum that is firmly connected to the tilt axis of the plane-parallel plate. However, since the displacement of the target line does not depend linearly on the angle of rotation of the plate and the drum, the said scale can only be approximated for small angles by a linear division. In order to be able to use a linear scale even with larger angles of rotation, complicated mechanical aids have already been used, which compensate for the deviations from the linear scale course within the limits of the desired accuracy.

Die Verwendung derartiger Übertragungsmechanismen führt jedoch zu baulichen Schwierigkeiten, insbesondere in bezug auf die Beständigkeit der Justierung und die damit zusammenhängende Eichung der Skala. Die Übertragungsmechanismen besitzen unvermeidlicherweise ein gewisses Spiel, so daß sich dadurch die Beziehungen zwischen der durch die Drehung der Platte hervorgerufenen wirklichen Verschiebung der Ziellinie und der Trommeldrehung bzw. den Teihmgsintervallen der Skala verändern.However, the use of such transmission mechanisms leads to structural difficulties, especially with regard to the stability of the adjustment and the related calibration of the scale. Own the transmission mechanisms inevitably some game, so that thereby the Relationships between the real ones caused by the rotation of the disk Shifting the finish line and the drum rotation or the pitch intervals of the Change the scale.

Gegenstand der Erfindung ist eine Meßvorrichtung, bei der die -genannten Mängel dadurch vermieden werden, daß die Verschiebung der Ziellinie nicht durch mechanische Übertragung der Drehung der Planparallelplatte auf eine Skala, sondern unmittelbar in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Planparallelplatte bestimmt wird.The invention relates to a measuring device in which the-mentioned Defects are avoided by not moving the finish line through mechanical transmission of the rotation of the plane parallel plate on a scale, rather determined directly as a function of the angular position of the plane-parallel plate will.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch eine in bezug auf das Gerät feststehende Ableseskala und ein optisches Ablesesystem für diese Skala gekennzeichnet, dessen auf die Ableseskala gerichtete Ziellinie die Planparallelplatte parallel zur Ziellinie des Beobachtungssystems des optischen Gerätes durchsetzt. Die Gesamtlänge der feststehenden Ableseskala ist dabei gleich einegi Teilungsintervall jener Teilung, die durch das optische Beobachtungssystem des Gerätes abgelesen wird, und die genannte Ableseskala ist in Bruchteile des Teilungsintervalles der besagten Teillung unterteilt.The device according to the invention is characterized by a reading scale fixed with respect to the device and an optical reading system for this scale whose target line directed to the reading scale penetrates the plane parallel plate parallel to the target line of the observation system of the optical device. The total length of stationary reading scale is equal einegi pitch interval j ener division, which is read by the observation optical system of the device, and the reading scale-mentioned is divided into fractional parts of the pitch interval of said part Lung.

In der Zeichnung erläutert Fig. i eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung an Hand des optischen Schemas, während Fig. 2 die Anwendung der Vorrichtung an einem Nivellierinstrument zeigt.In the drawing, FIG. I explains an exemplary embodiment of the device according to the invention on the basis of the optical scheme, while FIG. 2 shows the Application of the device on a leveling instrument shows.

Das in Fig. i schematisch dargestellte optische Beobachtungssystem, bestehend aus einem Ob- jektiv 0,. und einem Okular 0', besitzt die Ziellinie C, Eine Planparallelplatte L ist um eine zur Zeichnungsebene normale Achse A (Fig. 2) kippbar, wobei sich die Ziellinie Ci um einen Betrag s verschiebt. Wird durch das Beobachtungssystem 01, 0', eine Latte mit einer Teilung S, betrachtet, deren Bild mit dem Fadenkreuz R,. zusammenfällt, so kann die Verschiebung der Ziellinie um den Betrag s als entsprechende Verschiebung des Bildes der Lattenteihmg gegenüber dem Fadenkreuz R, beobachtet werden.The i shown schematically in Fig. Observation optical system consisting of a objectively 0 ,. and an eyepiece 0 ', has the target line C. A plane-parallel plate L can be tilted about an axis A normal to the plane of the drawing (FIG. 2), the target line Ci shifting by an amount s. If the observation system 01, 0 ', a staff with a graduation S, viewed, the image of which with the cross hairs R ,. coincides, the displacement of the target line by the amount s can be observed as a corresponding displacement of the image of the laths relative to the crosshairs R 1.

Parallel zu dem optischen. Beobachtungssystem 0" 0', ist ein optisches Ablesesystem 0, o'2 mit der Ziellinie C, angeordnet. Die Ziellinie C, die parallel zur Ziellinie C, verläuft und ebenfalls die Planparallelplatte L durchsetzt, -ist auf eine Ableseskala S, gerichtet. Die Ableseskala S, ist parallel zu der entfernt aufgestellten Latte mit der Teilung S, angeordnet. Ihre Entfernung D2 vom Objektiv 02 des Ablesesystems kann beliebig klein gewählt werden. Wenn die Planparallelplatte L gekippt wird, verschiebt sich die Ziellinie C, um den gleichen Betrag s wie die Ziellinie C, Diese Verschiebung s kann als Verschiebung des Bildes d er Ableseskala S, gegenüber dem Fadenkreuz R, n*n Gesichtsfeld des Ablesesysterns 02, 0'2 betrachtet werden, und zwar in einer Größe, die den optischen Abmessungen des Ablesesysterns 0, 0'. und der gewählten Entfernung D, entspricht.Parallel to the optical. Observation system 0 " 0 ', an optical reading system 0, o'2 with the target line C, is arranged. The target line C, which runs parallel to the target line C and also passes through the plane parallel plate L, -is directed to a reading scale S. The Reading scale S is arranged parallel to the remotely set up staff with graduation S. Its distance D2 from the lens 02 of the reading system can be selected as small as desired. If the plane-parallel plate L is tilted, the target line C shifts by the same amount s as the target line C, This shift s can be viewed as a shift of the image of the reading scale S, with respect to the crosshairs R, n * n field of view of the reading system 02, 0'2, in a size that corresponds to the optical dimensions of the reading system 0, 0 '. And the selected distance D, corresponds.

Die Skala S2 ist streng linear, da die Verschiebungen s der Ziellinien C, und C, bei allen Winkelstellungen der Planparallelplatte L stets einander gleich sind. Es ist erforderlich, daß die Gesamtlänge der Ableseskala S, gleich einem Teilungsintervall der Teilung S, ist. Die. Unterteilung der Ableseskala S, gibt dann Bruchteile des Teilungsintervalles der Teilung S, an. Die Skala S2 ist auf durchsichtigem Glas aufgetragen.The scale S2 is strictly linear, since the displacements s of the target lines C, and C, are always the same for all angular positions of the plane-parallel plate L. It is necessary that the total length of the reading scale S is equal to a division interval of the division S. The. Subdivision of the reading scale S, then gives fractions of the interval of the graduation S. The S2 scale is applied to transparent glass.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der Vorrichtung an einem Nivellierinstrument. In der Nähe der Okulare 0, bzw. 0'2 der beiden optischen Systeme ist ein Stellknopf B vorgesehen, dessen Bewegung über eine Kurbel F und eine Stange M auf die Planparallelplatte L übertragen wird, welche um die waagerechte Achse A kippbar ist.Fig. 2 shows the arrangement of the device on a leveling instrument. In the vicinity of the eyepieces 0 or 0'2 of the two optical systems, an adjusting knob B is provided, the movement of which is transmitted via a crank F and a rod M to the plane-parallel plate L, which can be tilted about the horizontal axis A.

Die Ableseskala S2 ist vor' der Plauparallelplatte L angeordnet und durch das optische Ablesesystem 0, 0'2 ablesbar. Das in zwei Einzellinsen aufgeteilte Objektiv 0, entwirft dabei ein Bild der Skala S, in der Gesichtsfeldebene des Okulars 0', in welcher das Fadenkreuz R, liegt.The reading scale S2 is arranged in front of the plauparallel plate L and can be read off by the optical reading system 0, 0'2. The objective 0, which is divided into two individual lenses, creates an image of the scale S in the field of view plane of the eyepiece 0 ', in which the crosshair R is located.

Es ist ohne weiteres klar, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Verschiebungen der Ziellinien der beiden optischen Systeme völlig gleich sind und ihre Größe ohne Zuhilfenahme irgendwelcher mechanischer Übertragungsmittel im Ablesesystem festgestellt werden kann. Das Kippen der Planparallelplatte L kann auf beliebige Art vorgenommen werden, ohnt daß man dabei bezüglich der Übertragungsgenauigkeit der verwendeten Mittel irgendwie gebunden ist. Voraussetzung für die erfindungsgemäße Wirkung der beschriebenen Anordnung ist, daß die Ziellinien C, -und C2 sowie die Ableseskala S, und die Latte mit der Teilung S, jeweils untereinander parallel sind,-welche Bedingungen jedoch ohne besondere Schwierigkeiten leicht eingehalten werden können. It is immediately clear that with the arrangement according to the invention the displacements of the target lines of the two optical systems are exactly the same and their size can be determined in the reading system without the aid of any mechanical transmission means. The tilting of the plane-parallel plate L can be carried out in any way without being bound in any way with regard to the accuracy of the transfer of the means used. The prerequisite for the inventive effect of the described arrangement is that the target lines C, -and C2 and the reading scale S, and the staff with the graduation S, are parallel to each other, -which conditions, however, can easily be met without particular difficulties.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Messen der Parallelverschiebung der Ziellinie bei optischen Geräten, welche mit einer in den objektseitigen Strahlengang des Beobachtungssystems angeordneten, zum Parallelverschieben der Ziellinie kippbareD Planparallelplatte ausgerüstet sind, gekennzeichnet durch eine in bezug auf das Gerät feststehende Ableseskala (S,) und ein optisches Ablesesystem (0, 0',) für diese Skala (S2), dessen auf die Ableseskala (S#) gerichtete Ziellinie (C,) die Planparallelplatte (L) parallel zu der Ziellinie (C,) des Beobachtungssystems (01, 0',) durchsetzt. PATENT CLAIMS: i. Device for measuring the parallel displacement of the target line in optical devices which are equipped with a plane-parallel plate which is arranged in the object-side beam path of the observation system and which can be tilted for parallel displacement of the target line, characterized by a reading scale (S,) fixed in relation to the device and an optical reading system ( 0, 0 ',) for this scale (S2), whose target line (C,) directed to the reading scale (S #) passes through the plane-parallel plate (L) parallel to the target line (C,) of the observation system (01, 0',) . 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge der feststehenden Ableseskala (S,) gleich einem Teihmgsintervall der Teilung (S1) ist, welche durch das optische Beobachtungssystem (0,., 0',) abgelesen wird, und daß die Ableseskala (S2) in Bruchteile des Teilungsintervalles dieser Teilung (S1) unterteilt ist.2. Apparatus according to claim i, characterized in that the total length of the fixed reading scale (S,) is equal to a Teihmgsintervall the division (S1) which is read by the optical observation system (0,., 0 ',) , and that the Reading scale (S2) is divided into fractions of the division interval of this division (S1).