Vorrichtung zur Ablesung einer Kreisteilung
Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zur Ablesung und Interpolation einer auf einem Träger angeordneten Kreisteilung, mit einem optischen System zur Abbildung zweier um 1800 winklig gegeneinander versetzter Ablesestellen der Teilung und ihrer Bezifferung in eine eine Gesichtsblende enthaltende Bildebene und mit in den Abbildungsstrahlengang dieses Systems eingreifenden optischen Mikrometermitteln zur messbaren und gegenläufig verlaufenden Verschiebung der Bilder beider Ablesestellen in dieser Bildebene,
bei der im Gesichtsfeld der Vorrichtung neben Bildern der Teilstriche beider Ablesestellen und der Bezifferung der Teilstriche einer Ablesestelle die Ziffern einer die unbezifferten Bruchteile des bezifferten Intervalls anzeigenden Hilfsskala sowie die Ziffern einer die Verstellung der optischen Mikrometermittel anzeigenden Messskala sichtbar sind.
Zur mikrometrischen Ablesung von Kreisteilungen an zwei winklig gegeneinander versetzten Ablesestellen der Teilung nach dem bekannten Koinzidenzverfahren (deutsche Patentschrift 425 790) ist es bekannt (schweizerische Patentschrift 389 256), die Anordnung derart zu treffen, dass im Gesichtsfeld der Ablesevorrichtung neben Bildern der Teilstriche nur Zahlen sichtbar sind, die die Teilkreisstellung anzeigen. Jede Ablesung und Interpolation von Skalen ist dabei entbehrlich, da auch die Mikrometerstellung im Gesichtsfeld voll digital angezeigt wird. Zum Aufbau derartiger Vorrichtungen ist die Verwendung von Teilungen notwendig, die an allen Teilungsmarkierungen voll beziffert sind und die zur Herbeiführung einer eindeutigen Anzeige auch in den halben Teilungsintervallen beziffert sein müssen.
Die Erfindung befasst sich mit der Aufgabe, eine optische Vorrichtung zur mikrometrischen Ablesung von Kreisteilungen nach dem Koinzidenzverfahren anzugeben, bei dem das Messergebnis im Gesichtsfeld der Ablesevorrichtung, trotz unvollständiger Bezifferung der Teilung selbst, voll digital erscheint. Eine solche Vorrichtung weist den Vorzug auf, dass Kreisteilungen üblichen Aufbaus, bei denen also markierte Bruchteile des Teilungsintervalls nicht beziffert sind, in der Weise abgelesen werden können, dass das Ergebnis voll in digitaler Schreibweise erscheint, und es wird deshalb die Herstellung voll bezifferter Teilungen, die mit hohen Ausschussquoten verbunden ist, vermieden.
Die Erfindung ist dabei besonders an Theodoliten üblicher Bauart mit Mitteln zur Koinzidenzablesung von zwei um 1800 winklig gegeneinander versetzten Ablesestellen ihrer Kreisteilungen von Bedeutung.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die optische Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Träger der Kreisteilung ein in den Bereich der Hilfsskala abgebildetes, den bezifferten Teilungsintervallen zugeordnetes, gesondertes Hilfsmarkensystem zur Kennzeichnung der zu lesenden Ziffer der im Abbildungsstrahlengang ortsfest angeordneten Hilfsskala angeordnet ist.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau der Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel, und die
Fig. 2, 3 und 4 erläutern Einzelheiten dieser Vorrichtung.
In Fig. 1 ist ein gläserner Teilungsträger 1 einer Seitenkreisteilung eines Theodoliten in einer Seitenansicht geschnitten dargestellt. Auf der Oberfläche 2 des Trägers 1 ist auf einem Umfang die Kreisteilung angeordnet. Sie ist mittels einer Beleuchtungsvorrichtung 3 beleuchtet, und es ist die beleuchtete Ablesestelle 4 der Teilung über ein Prisma 5 mittels eines abbildenden optischen Systems 6, 7 und über die spiegelnde Fläche eines Prismas 8 in die Nähe der Teilung an einer zweiten Ablesestelle 9 abgebildet. Die Teilstriche der Ablesestelle 9 sind zusammen mit ihrer Bezifferung und dem Bid der Ablesestelle 4 über ein Umlenkprisma 10 mittels eines optischen Systems 11 in eine Ebene 12 abgebildet.
Mit 13 ist einePlanparallelglasplatte bezeichnet, die an einem Bauteil 14 befestigt ist, welches durch nicht dargestellte Antriebsmittel um eine Achse 15 drehbar gelagert ist. Die Ebene der Platte 13 wird dabei um diese Achse gekippt, und der Kippwinkel der Platte 13 wird mittels einer Messskala gemessen, welche auf einer Glasplatte 16 angeordnet ist. Die Messskala ist auf der der Bildebene 12 zugewandten Seite der Platte 16 angeordnet und kann im Gesichtsfeld dieser Bildebene durch ein optisches Betrachtungssystem 17 beobachtet werden.
Die Abbildungsstrahlengänge, die den Ablesestellen 4 und 9 zugeordnet sind, verlaufen im Bildraum des Systems 11 eng nebeneinander und durchsetzen die Planparallelglasplatte 13. Der eine der beiden Abbildungsstrahlengänge durchläuft hinter der Planparallelglasplatte 13 ein Abbesches Umkehrprisma 18, in welchem er an drei Spiegelflächen reflektiert ist. Das Prisma 18 bewirkt deshalb für den Abbildungsstrahlengang eine Seitenvertauschung.
Der der Ablesestelle 9 zugeordnete Abbildungsstrahlengang läuft an dem Prisma 18 vorbei und tritt über die Fläche 19 in das Prisma 20 einer aus diesem Prisma und einem zweiten Prisma 21 bestehenden Prismenkombination ein. Er wird dort an einer Spiegelfläche 22 zur Eintrittsfläche 19 zurückreflektiert und von dort aus nach abermaliger Reflexion an der Prismenfläche 23 in Richtung der optischen Achse des Systems 17 unterhalb der Prismenkante 24 des Prismas 20, welche senkrecht auf der Zeichenebene steht, aus dem Prisma 20 herausgeführt.
Der Abbildungsstrahlengang, welcher das Prisma 18 durchsetzt, durchläuft das Prisma 20 und wird an der Prismenfläche 25 des Prismas 21 in Richtung der Achse des Systems 17 reflektiert, wobei er oberhalb der Prismenkante 24 aus der Prismenkombination 20, 21 austritt. Die Anordnung ist dabei derart getroffen, dass die Teilstriche der Ablesestellen 4 und 9 an der Prismenkante 24 einander gegenüberstehend erscheinen.
Die Fig. 2 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus der auf dem Träger 1 aufgebrachten Teilung in Verbindung mit dem Hilfsmarkensystem. Der Träger ist mit einer in fünf Teilintervalle aufgeteilten Gradteilung versehen, bei der die Teilstriche 30 der vollen Grade beziffert sind. Die Teilstriche der Bruchteile des Gradintervalls sind unbeziffert. In unmittelbarer Nachbarschaft der Teilung ist ein Hilfsskalensystem in Form von lichtundurchlässigen Bereichen 31 angeordnet. Diese können z. B. durch Aufdampfen eines Metalls oder dgl. auf die entsprechenden Teile des Trägers fotomechanisch hergestellt werden. Die Schicht 31 deckt die unmittelbare Umgebung der Bezifferung ab und lässt Teilbereiche 32 frei.
Die Lage der Teilbereiche 32 ist den Ziffern der Teilung eindeutig zugeordnet, wobei sich die durchsichtigen Bereiche 32 in regelmässigen Abständen auf den Umfang der Teilung wiederholen.
Die der Bildebene 12 zugeordnete Fläche des Prismas 20 trägt die aus Fig. 3 ersichtliche, aus Ziffern gebildete Hilfsskala 40, und es ist in der Bildebene 12 selbst eine Gesichtsfeldblende angeordnet. Die Form der Blende ist der Fig. 4 entnehmbar. Die Blende 35 weist die vier rechteckigen lichtdurchlässigen Bereiche 36, 37, 38 und 39 auf.
In dem Bereich 36 erscheinen die an der Prismenkante 24 einander mit Rücksicht auf die Physiologie des Auges in tatsächlich senkrechter Lage gegenüberstehenden Bilder der Teilstriche der Teilung, in dem Bereich 37 erscheint die Bezifferung der Teilung 1, und es ist die Öffnung 38 so angeordnet, dass sie in der Bildebene 12 mit der Bezifferung der auf dem Prisma 20 angeordneten Hilfsskala 40 zusammenfällt. In der Ausnehmung 39 der Blende 35 ist die auf der Glasscheibe 16 angeordnete Messskala, die die Lage der Planparallelglasplatte 13 anzeigt, sichtbar.
Die Anordnung ist so getroffen, dass die durchsichtigen Teile 32 des Hilfsmarkensystems 31 in der Öffnung 38 erscheinen, während die undurchsichtigen Teile des Markensystems 31 die nicht anzuzeigenden Ziffern der Hilfsskala 40 überdecken.
Die beschriebene Anordnung arbeitet in üblicher Weise: Bei vorgegebener Stellung des Teilkreises 1 relativ zum Ablesesystem werden durch Drehen des Bauteiles 14 um die Achse 15 und Schwenkung der Glasplatte 13 die in der Bildebene 12 an der Trennkante 24 in der Blendenöffnung 36 sichtbaren Teilstriche gegeneinander so lange verschoben, bis sie in gegenseitiger Verlängerung angeordnet sind. Die in den Öffnungen 31, 32 und 39 erscheinenden Zahlen (z. B. 123, 15230) ergeben dann aneinandergereiht die Teilkreisstellung.
Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Ausführungsbeispiel gebunden. So kann das Hilfsmarkensystem 31 (auch in abweichender Form!) an anderer Stelle des Teilungsträgers (auch auf der der Teilung abgewandten Seite des Trägers) angeordnet sein. Zu seiner Abbildung kann ein gesondertes optisches System vorgesehen sein, so dass die Abbildung des Hilfsmarkensystems auch mit einer Vergrösserung möglich ist, die von der Vergrösserung des die Teilung des Trägers abbildenden optischen Systems verschieden ist. Es sind Anordnungen ausführbar, die eine Justierung zwischen der Lage des Teilungsbildes in der Bildebene 12 und der Lage des Bildes des Hilfsblendensystems 31, 32 zulassen.
Auch kann der Teilkreis anstelle der einfachen Strichteilung eine Doppelteilung, z. B. in Form einer einfachen Strichteilung kombiniert mit einer Doppelstrichteilung, aufweisen, so dass ein Doppelstrich gegen einen einfachen Strich in der Bildebene des Systems verschoben wird und das Einfangen des Strichs mit dem Doppelstrich möglich ist.