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Optischer Entfernungsmesser für das Arbeiten mit senkrechter Latte
Die Erfindung geht aus von einem optischen Entfernungsmesser, bei welchem mit senkrecht
stehender Latte gearbeitet wird und die Teilbilder der Lattenabschnitte mittels
verstellbarer, zwischen Okular und Objektiv angebrachter, licbtbrecbender optischer
Mittel bewegt werden. Die Erfindung selbst ist gekennzeichnet durch zwei einander
gegenüber angeordnete Keilprismenpaare mit planparallelen Schrägdächen bzw. gekennzeichnet
durch ein Paar in entgegengesetzter Winkelneigung zueinander eingestellter planparalleler
Platten, welche(s) in der Grundstellung die der Multiplikationskonstante des Fernrohres
entsprechende Verschiebung der Teilbilder vollziehen (vollzieht) und daß diese(s)
Paar(e) optischer Mittel in axialer Richtung parallel verschiebbar bzw. kippbar
sind. Bei diesem Entfernungsmesser können I. die schiefe Entfernung, 2. die waagerechte
Entfernung und 3. der Niveauunterschied unmittelbar abgelesen werden.
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Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, erfolgt beim
Gegenstandfder ErfindNung die Verschiebung der Teilbilder gegeneinander durch die
Verschiebung lichtr brechender optischer Mittel in axialer Richtung bzw. durch gegenseitiges
Kippen solcher Mittel mit planparallelen Schichten, die zwischen Okular und Objektiv
angebracht sind.
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Der Entfernungsmesser nach der Erfindung unterscheidet sich demnach
von dem bekannten mit lichtbrechenden Prismen arbeitenden Entfernungsmes ser hauptsächlich
dadurch, daß durch die Veränderung der Lage der planparallelen Schichten die Lichtstrahlen
zu sich selbst parallel verschoben werden, was eine Verschiebung der Teilbilder
gegeneinander in der Bildebene zur Folge hat, während durch die Drehung der lichtbrechenden
Prismen der bekannten Entfernungsmesser infolge der Änderung der Brechungswinkel
der Lichtstrahlen die Bilder gleichzeitig mit der Verschiebung aus der Bildebene
herausgedreht werden. Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist darin zu erblicken,
daß, um ein Arbeiten mit lotrechter Latte zu ermöglichen, die Prismen bei Ausführung
der Bildreduktion proportional sin2 a verschoben werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele des Entfernungsmessers
nach der Erfindung, und zwar verrichten bei: Fig. I zwei Paar mit den lichtbrechenden
Flächen einander zugewendeten Keilprismen die Trennung und parallele Weitergabe
des Sichtstrahles SO, und in Fig. 2 trennen und befördern parallel
weiter
den Sichtstrahl SO ein Paar planparallele Platten.
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Fig. 3 zeigt das im Bildfeld des Fernrohres sichtbare Bild der Distanzmeßlatte.
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Fig. 4 ist eine Konstruktionslösung, die sich auf die Verschiebung
des einen Prismenpaares bezieht.
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Fig. 5 ist eine weitere Konstruktionsiösung zur Durchführung der
bei Fig. 4 erwähnten Aufgabe bzw. zur Änderung des Diastimometerwinkels.
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Fig. 6 zeigt die prinzipielle Art der Messung einer waagerechten
Entfernung, während Fig. 7 dasselbe zur Messung eines Niveauunterschiedes zeigt.
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Fig. 8 zeigt dieEinteilung einer zum Distanzmesser geeigneten Latte.
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Der Distanzmesser wird im folgenden in der Reihenfolge der auszuführenden
Aufgaben beschrieben.
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I. Bestimmung der schiefen Entfernung: Die lichtbrechenden Prismen
sind zwischen Okular und Objektiv angebracht (Fig. 1 und 2) und teilen die Strahlengarbe
bzw. den Sichtraum in eine rechte und linke Hälfte.
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Der mit der Sichtachse zusammenfallende Strahl SO trifft auf in entgegengesetzten
Neigungswinkeln liegende Prismenflächen, wird somit in der einen Hälfte des Sichtraumes
in die Richtung S1 und in der anderen Hälfte in die Richtung S2 gebrochen. Die beiden
Richtungen bilden den die Entfernung bestimmenden Winkel D, den sog. Diastimometerwinkel.
Die getrennten Strahlen kommen in den rückwärts stehenden planparallelen Prismeuflächen
in ihre ursprüngliche Richtung zurück und setzen parallel verlaufend die durch die
Punkte öl, 02 begrenzte Länge k im Bildfeld fest bzw. schneiden dieselbe aus der
Distanzmesserplatte heraus.
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Die durch die Punkte 0 der um die Länge k verschobenen Bilder der
Latteneinteilung bezeichneten Lattenlängen ergeben nach Fig. 3 die direkte Ablesung
der schiefen Entfernung, wenn die Länge k der Multiplikationskonstanten des Fernrohres
entspricht.
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2. Bestimmung der waagerechten Entfernung: In der Zeichnung sind
zwei Ausführungsbeispiele des Di stanzmes sers veranschaulicht.
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In Fig. I verrichten zwei Paar mit den lichtbrechenden Schrägflächen
einander zugekehrten Prismen P1 und P2, d. h. der dazwischenliegende planparallele
Luftraum die Trennung und parallele Verschiebung des Strahles SO und in Fig. 2 ein
Paar planparallele Glasplatten.
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Die optische Aufgabe und das Ergebnis sind in beiden Fällen identisch,
der Unterschied ist, daß im Fall der Fig. 1 die itnderung der Länge k durch Annäherung
oder Entfernung der beiden Prismenpaare p1 und P2 voneinander und bei Fig. 2 durch
das gegenseitige Kippen der planparallelen Platten bzw. durch Öffnen oder Schließen
des Winkels D bewirkt wird.
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Die Länge k ergibt die Multiplikationskonstante des Entfernungsmessers,
die in konstanter Länge gewählt gestattet, daß mit ihr als konstanter Multiplikationswert
die schräge Entfernung ohne Umrechnung unmittelbar ermittelt bzw. abgelesen werden
kann, während zur Ablesung der waagerechten Entfernung die Änderung der Länge k
in Verhältnis von cos2 a erforderlich ist. Eine Änderung der Länge k in solchem.
Maße erfolgt durch ein lineares Verschieben.
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In Fig. 6 zeigt der größere Kreis den Höhenkreis des Fernrohres an,
während der kleinere Kreis zur Übertragung des linearen Vorschiebens dient. Zur
Verdrehung des Fernrohres von 05 bis 90° ist ein dem Strahl R gleiches Vorschieben
erforderlich, was auf den kleinen Kreis übertragen gleich dessen Durchmesser CF
ist.
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Das Verhältnis beider Kreise ist 1:2; wird das Fernrohr von 0° bis
905 geneigt (verdreht), so macht der kleine Kreis im Zusammenhang damit eine Drehung
von 0° bis I800, es entspricht also dem Neigungswinkel des Fernrohres ein Ubertragungswinkel
2 a.
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Das Gesagte ist durch die in Fig. 6 veranschaulichte Konstruktion
gezeigt, in der in Richtung des eingeschriebenen Pfeiles der Treffpunkt der mit
dem Wert der Winkelverdrehung des Neigungswinkels a und des Übertragungs.winkels
2 a verdrehten Strahlen R und r mit E bezeichnet ist, welcher Treffpunkt E der beiden
Schenkel der obigen Winkel auf den Durchmesser des kleinen Kreises projiziert, der
dem Winkel des für R = I angenoInmenen ganzen Vorschubes (R = Durchmesser CF) entsprechende
Quotient entsteht, der in der Zeichnung mit e bezeichnet ist. Gemäß den in Fig.
6 angegebenen Bezeichnungen sind die Zusammenhänge die folgenden: R = 2r oder R-BC,
vom Dreieck ABC; AB=BC#sin α=R#sin α, vom Dreieck CDE; DE = e = CE sin
a, AB=CE, e=R,sin2a; daR= I, e=sin2 a.
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Gemäß obiger Ableitungell ist -e t sin2a. Da ferner e die Ergänzungsfunktion
von k ist, also k = Isin2 acos2 z, erfolgen die Anderungen des Wertes von k im Verhältnis
cos2 a, was die direkte Ablesung der horizontalen Abstände ergibt.
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Der lineare Vorschub e erfolgt im Fall der Fig. I durch Annäherung
des Prismenpaares Pi zum Prismenpaar p2, im Fall der Fig. 2 durch Zurückkippenlassen
der planparallelen Platten in eine zur Sichtachse senkrechte Ebene.
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Ein Ausführungsbeispiel der mechanischen Lösung ist in Fig. 4 veranschaulicht.
Die vom Höhenkreis des Fernrohres auf die Drehscheibe im Verhältnis 1 : 2 übertragene
Verdrehung schiebt den Schubarm m infolge des Zapfens n linear vorwärts oder zieht
ihn zurück, und da der Schubarm auf der Fassung am Fassungsring des Prismenpaares
p1 befestigt ist, wird demzufolge das Prismenpaar Pt im Verhältnis sin2 a dem Prismenpaar
P2 angenähert oder entfernt.
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Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der mechanischen Lösung.
Der Vorschub wird hier durch die Keilfläche des Drehringes p bewirkt. Die Keilfläche
ist für eine Verdrehung von 2 X 450 ausgebildet, somit wird das Prisma durch die
beiden Hälften des Ringes gesondert bis zur von o° 0 bis 450 gehenden Neigungsgrenze
des Fernrohres gestellt.
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Die Keilfläche des Drehringes q schiebt, wie in Fig. 2 ersichtlich,
den Gleitkörper s vorwärts. Dieser berührt den Einfassungsarm t und verschiebt ihn,
wodurch die lichtbrechenden Flächen des Plattenpaares sich bis zur Grenze des Winkels
fl/2 kippen und die Länge k in der Proportion zu cose a stellen.
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Es ist natürlich, daß der Vorschub mit dem in die Keilfläche eingeschnittenen
Ring auch im Fall der Fig. I angewendet werden kann und auch die Verstellung mittels
Drehscheibe mit Zapfen n und Schiebarm m im Fall der Fig. 2.
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Die Stellung der Prismen kann gemäß den Ausführungsbeispielen im
Zusammenhang mit dem Höhenkreis selbsttätig erfolgen, jedoch auch von Hand, wobei
die Drehscheibe mit Zapfen n bzw. der Drehring q eine Grundeinteilung von oO bis
450 in den Kreisbogen von go0 verteilt erhalten. Durch Einstellung des Böschungswinkels
an dieser Skala werden die lichtbrechenden Prismen auf die Bildverschiebung k cos2
a eingestellt, die waagerechten Entfernungen sind also direkt von der Latte abzulesen.
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3. Wird die lineare Bewegung e in der in Fig. 7 gezeigten Art auf
einen Kreisbogen von 450 übertragen, entsteht eine tga proportionale gleichförmige
Kreisbogeneinteilung e = r tga. Der Index dieser Tangentenskala deckt sich mit der
in Fig. 4 dargestellten Drehscheibe mit Zapfen n bzw. mit dem in Fig. 5 gezeigten
Ring q. Werden die Prismen der Skala entsprechend auf den Böschungswinkel eingestellt,
erhält man die Lattenablesung von (i - tga). Wird weiterhin diese Lattenablesung
aus der hinzugenommenen Lattenablesung der schiefen Entfernung abgezogen, erhält
man die unmittelbare Ablesung der Tangentenwerte, die gleich dem Niveauunterschied
der Einstellung und Richtungspunkte ist.
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Fig. 8 zeigt die Einstellung der zu dem Distanzmesser passenden Latte
mit vier Nonien. Durch die gegenseitige Verschiebung der Bilder verschieben sich
nicht nur die Noniusbilder, sondern auch die linke und rechte Lattenteilung in entgegengesetzter
Richtung zueinander und sichern somit gleichzeitige, einander kontrollierende Lattenabmessungen.