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Optischer Basisentfernungsmesser Es sind optische Entfernungsmesser
bekannt, deren Basis durch zwei feststehende, gegen Drehungen unempfindliche prismatische
Körper begrenzt wird, und bei denen besondere. Ablenkelemente für den einen Meßsti-ahl
vorgesehen sind, wie beispielsweise Boscovichkeile, Drehkeile, Verschiebelinsen
o. dgl.
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Bei derartigen Entfernungsmessern müssen die die Basis begrenzenden
Teile sehr sorgfältig bearbeitet und im Gerät gelagert sein, was natürlich eine
Verteuerung der Herstellung des Entfernungsmessers bedeutet. Die erforderliche Starrheit
und Unveränderlichkeit der Basis läßt sich dadurch erreichen, daß die gesamte Basis
zusammen mit ihren reflektierenden Grenzflächen durch einen einheitlichen Glaskörper
gebildet wird. Bei dieser Anordnung werden Verlagerungen der reflektierenden Flächen
unbedingt vermieden, jedoch hat sie den Nachteil, daß sie verhältnismäßig schwer
ist und daß der Glaskörper sowie seine Lagerung im Gerät sehr teuer wird, da Wärme-
oder 'Montagespannungen vermieden werden müssen.
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Es ist daher bereits vorgeschlagen. worden, an Stelle eines starren
durchgehenden Glaskörpers als Basisgrenzprismen Pentaprismen zu verwenden, die zwar
drehungsunempfindlich, dafür aber verhältnismäßig teuer sind und ebenfalls eine
teure Lagerung erfordern.
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Nach der Erfindung werden dagegen doppelt reflektierende Parallelogrammprismen
mit Kantenwinkeln von (io° und i-->o' verwendet, die trotz ihrer Einfachheit gegenüber
einer Drehung um eine Achse senkrecht zur Meßebene vollständig unempfindlich sind
und trotzdem einen ebenso billigen und leichten Aufbau einer stabilen und unverständlichen
Basis zulassen wie die bisher verwendeten drehungsempfindlichen Pentaprismen.
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Die gleichen Vorteile lassen sich erreichen, wenn als Basisendreflektoren
je zwei unter einem Winkel von 12o° aneinanderstoßende ebene Spiegelflächen verwendet
werden, wobei
die eine Fläche vorzugsweise parallel zur Basis liegt.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich der zusätzliche Vorteil,
daß durch Knickung des Strahlengangs die wirksame-Länge der Basis größer ist als
der. Abstand der beiden Meßstrahlen.
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Parallelogrammprismen sind an sich in Verbindung mit Entfernungsmessern
bereits bekannt, jedoch besitzen diese bekannten Prismen Kantenwinkel von 45°, und
außerdem sind solche Prismen nicht drehungsunempfindlich.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen Abb. i die Anordnung mit Prismen, Abb. ->,den Strahlenverlauf bei
der Verkantung, des einen Prismas und Abb. 3 die Anordnung mit Spiegeln.
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In der Abb. i wird die Basis durch zwei Prismen i und 2 begrenzt.
Der eine Meßstrahl Il wird in an sich bekannter Weise durch Drehkeile 3 abgelenkt,
wodurch die Koinzidenz der Teilbilder entsprechend den Strahlen I und TI herbeigeführt
wird.
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Die Prismen i und 2 besitzen je parallele Begrenzungsflächen 4J6,
5/7, 9;11 und 8/io, die unter den Winkeln x bzw. /3 zueinander geneigt sind. Bei
genauer Lage der Prismen liegen die Flächen 416 und 9J1 t parallel zur Verbindungslinie
der hIeßstrahlen 1, 11. Der Strahlenverläuf ist folgendermaßen: Der Meßstrahl II
fällt durch das Drehkeilpaar 3 senkrecht auf die Prisinenfläche 4. im Punkte 13
auf und gelangt ohne Brechung iin Punkte 14 auf die Fläche 5, mit der er einen Winkel
y einschließt. Er wird also von der Fläche 5 unter dem gleichen Winkel y auf die
Fläche 6 zu reflektiert und trifft diese im Punkte 15, wo er unter dem Winkel a
auf die Fläche? zu reflektiert wird, die er im Punkte 16 schneidet. Der Winkel ;l
ist = 9o -x, und daraus errechnet sich der Winkel 8=i8o-ß-y-i8o-ß-9o+a -9o
-ß+a. Daraus errechnet sich der Winkel, in dem der Strahl 15, 16 die Prismenfläche
7 schneidet, zu i8o-a-ö =i8o-a-9o +ß-a =9o +ß-2a. Da die Prisinenwinkel a = 6o°
und ß = i2o° betragen, so ergibt sich, daß cler Strahl 15, 16 die Fläche 7 unter
rechtem Winkel schneidet, und da die Fläche j der Fläche 8 des zweiten Prismas parallel
ist, tritt der Strahl im Punkte 17 ebenfalls unter rechtem Winkel in das zweite
Prisma 2 ein und trifft die Prismenfläche 9 im Punkte 18 unter dem Winkel E, und
es ist E = ö. Der Strahl 17, 18 wird daher an der Fläche 9 des Prismas 2 unter dem
Winkel 8 reflektiert und auf die Fläche iö geworfen, auf die er unter dem Winkel
y im Punkte i9 auftrifft, und dort wird er unter dem gleichen Winkel y auf die Fläche
i i zu reflektiert, die er im Punkte 2o rechtwinklig schneidet, bevor er in das
Auge 12 des Beobachters gelangt.
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Wird nun gemäß Abb. 2 das Prisma i um einen Winkel q gekantet, so
trifft der Meßstrahl II auf die Fläche d. unter diesem Winkel im. Punkte 22 auf
und wird daher um den Winkel z9 abgelenkt. Beträgt dieser Winkel 71 beispielsweise
5°, so errechnet sich e aus sin72 = sin i7/r,55 = sin 5°/1,55 zu D =.3° 13' und
31,5". Der Winkel Y' im Punkte 23 der Fläche 5 beträgt daher 9o - x + 0, und daraus
errechnet sich der Winkel i?' im Punkte 24. der Fläche 6 zu = 90 -1- 2-$-ß.
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Daraus ergibt sich der Auffallwinkel gegen di.e Lotrechte im Punkte
25 auf der Fläche 7 der Winkel a = 2 a -,0 - #" und da 2 a = ß ist, ergibt
sich der Winkel c=-@.
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Der Austrittswinkel des Strahls 25, 26 aus der Fläche 7, gegen die
Lotrechte auf der Fläche 7 gemessen, ist = x, und da i. =,0, ist, muß auch
x =,q sein, und daraus errechnet sich der zwischen den Geraden 25, 26 und
26, 27 eingeschlossene Winkel e' zu und da x = 27 ist, ergibt sich E' = /i - 9o0.
Da in Abb. i der Strahl 21, 16, 18 auf der Fläche 7 senkrecht steht und da .die
Strecke 21, 13 auf der Fläche :4 des Prismas senkrecht steht, ist der Winkel e =
; , so daß s = co-a ist, und wiederuni ist x = iSound eingesetzt ergibt sich e =
P - 9ori, und hieraus ergibt sich a =Z, (l. 11. die Verkantung des
Prismas i um den Winkel 77 ist ohne jeden Einfluß auf die Lage des Meßstrahls zwischen
den Flächen 7, 8 der Prisinen i und 2, soweit nicht die Verkantung so stark erfolgt,
(laß der Auffal(winkel des Strahls II auf die Fläche 4. in das Gebiet der Totalreflektion
fällt bz«-. solange nicht der Auffallwinkel y aus (lein Gebiet der Totalreflektion
herausfällt. _
Aus den obigen Ausführungen geht auch hervor, daß
es gleichgültig ist, ob nur ein Prisma oder ein Spiegel verkantet ist oder beide
relativ zueinander verkantet sind, wenn die Verkantung nur innerhalb gewisser Grenzen
erfolgt, die durch die Totalreflektion der Prismenfläche begrenzt sind.
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Die erfindungsgemäße Prismen- oder Spiegelanordnung kann an selbständigen
Entfernungsmessern wie auch an mit Photokameras gekuppelten Entfernungsmessern 'in
gleicher Weise vorteilhaft verwendet werden.