OPIS PATENTOWY. Patent dodatkowy do patentu. Zgłoszono: (P ) Zgłoszenie ogłoszono: Opis patentowy opublikowano:

Transkrypt

1 POLSKA RZECZPOSPOLITA LUDOWA OPIS PATENTOWY Patent dodatkowy do patentu Zgłoszono: (P ) CZYTELNIA Urzędu Fatontov*«9 URZĄD PATENTOWY PRL Pierwszeństwo^ Zgłoszenie ogłoszono: Opis patentowy opublikowano: Int Cl.3 G01C1/02 G02B 7/04 Twórcy wynalazku: Mieczysław Smółka, Witold Jerzy Markowski Uprawniony z patentu: InstytutGeodezji i Kartografii, Warszawa (Polska) Luneta celownicza Przedmiotem wynalazku jest luneta celownicza z poziomą osią obrotu istoscwanai zwłaszcza w teodolitach, w połączeniu z kątomierzami, do pomiaru lub wyznaczania w przestrzeni kątów lub kierunków. Oś celową tej lunety stanowi oś optyczna przechodząca przez środek optyczny obiektywu i środek siatki pomiarowej lub wiązka światła spójnego pokrywająca się z tą osią optyczną. Znane są lunety celownicze do obserwacji przedmiotów ziemskich, w których obiektyw umieszczony jest na jednym końcu tubusa, a siatka pomiarowa naniesiona na płytce ogniskowej wraz z okularem na drugim końcu. W lunetach tych utworzony przez obiektyw obraz powinien zawsze znajdować się w płaszczyźnie siatki pomiaro wej obserwowanej przez okular. Jednak odległość pomiędzy obrazem utworzonym przez obiektyw i siatką pomiarową zmienia się wraz ze zmianą odległości obserwowanego przedmiotu. W celu doprowadzenia do pokry cia się obrazu z siatką pomiarową stosuje się dwojakiego rodzaju rozwiązania lunet celowniczych, a mianowicie z przesuwną płytką ogniskową, lub z wewnętrznym ogniskowaniem. W lunetach z przesuwną płytką ogniskową, płytka ogniskowa wraz z okularem jest umieszczona na prze suwnej prowadnicy osadzonej w tubusie. W czasie przesuwu prowadnicy występuje, w granicach luzu pasowania, poprzeczne przemieszczanie się środka siatki pomiarowej, co powoduje zmianę położenia osi celowej. Błąd ten narasta w miarę wycierania się prowadnicy. W lunetach z wewnętrznym ogniskowaniem siatka pomiarowa jest umieszczona w stałej odległości od obiektywu i może mieć tylko niewielkie poprzeczne przesuwy relacyjne. Pomiędzy obiektywem i siatką pomiarową jest umieszczona, współśrodkowo z obiektywem, soczewka ujemna, której przesuw wzdłuż osi lunety powoduje zmianę odległości położenia utworzonego obrazu. Przesuwem tej soczewki można doprowadzić do pokrycia się utworzonego obrazu z płaszczyzną siatki pomiarowej. Soczewka zamocowana je na przesuwnej prowadnicy, która ma nieuniknione luzy pasowania. W granicach tych luzów w czasie przesuwania prowadnicy następuje pochylanie i poprzeczne przemieszczanie soczewki ognis kującej, a tym samym poprzeczne przemieszczanie obrazu powodujące błąd celowania. Wielkość tego błędu jest uzależniona nie tylko od luzu pasowania prowadnicy, ale również od odległości soczewki ogniskującej do siatki pomiarowej oraz od wielkości poprzecznego przesunięcia siatki pomiarowej względem osi lunety. Inną wadą opisanych lunet jest ich wrażliwość na zmiany termiczne. Długi tubus lunety, wykonany

2 z materiału o innym współczynniku rozszerzalności i innym przewodnictwie cieplnym niż elementy optyczne lunety, ugina się pod wpływem jednostronnego nagrzewania, powodując poprzeczne przemieszczanie elementów optycznych, a tym samym zmianę położenia osi celowej. Posługiwanie się opisanymi lunetami jest niewygodne, ponieważ w czasie obrotu wokół poziomej osi zostaje wymuszona zmiana położenia oka obserwatora. Przy znacznych odchyleniach lunety od położenia pozio mego obserwacje są ^utrudnione lub wręcz niemożliwe. Stosowanie pryzmatycznych nasadek na okulary nie jest jwygodne, a ponadto obrazy obserwowane za pomocą nasadek są częściowo obrócone wokół osi celowej w po równaniu z obrazami obserwowanymi bezpośrednio przez okular. Znane są również lunety, w których oś optyczna okularu jest ustawiona prostopadle do osi optycznej obiektywu, co ułatwia obserwację w różnych kierunkach, ale powoduje jednocześnie skręcanie obserwowanego obrazu wokół osi okularu przy odchylaniu lunety od położenia poziomego. Dlatego też lunety tej konstrukcji stosowane są prawie wyłącznie do obserwacji astronomicznych. Do lunet celowniczych są także stosowane nasadki laserowe, które wyznaczają oś celową jako równoległą wiązkę świetlną, która w miejscu celu jest widoczna jako plamka świetlna. Wszystkie konstrukcje nasadek można zakwalifikować do dwóch typów. Jeden typ to rozwiązanie, w których wiązka laserowa pokrywa się z osią celową, a do obserwacji celu służy druga luneta umieszczona mimośrodowo względem wiązki laserowej. Zasadni czą wadą tego rozwiązania jest to, że obserwator nie może jednocześnie posługiwać się optyczną osią celową i osią świetlną. Drugi typ to rozwiązanie w postaci nasadki okularowej, która pozwala rzutować na punkt celu obraz siatki pomiarowej. Rozwiązanie to nie daje jednak możliwości obserwacji przez lunetę miejsca celu. Istnieje też rozwią zanie w postaci przystawki okularowej, która pozwala obserwować w miejscu celu projektowany obraz siatki pomiarowej przy zastosowaniu filtra chroniącego wzrok obserwatora przed bezpośrednim działaniem światła laserowego. Filtr ten jednak zmniejsza jasność pola widzenia lunety, a tym samym ogranicza sprawność i dokład ność celowania. Celem wynalazku jest usunięcie wyżej wymienionych wad i opracowanie lunety, która zapewniłaby utrzy manie stałych warunków geometrycznych lunety. Cel ten został osiągnięty przez skonstruowanie lunety celowniczej, która została wyposażona w dwustron ną powierzchnię odbijającą umieszczoną pomiędzy dwoma pryzmatami związanymi na stałe z obiektywem, przy czym powierzchnia odbijająca jest ustawiona pod kątem 45 w stosunku do osi obrotu lunety, zespół okularowy usytuowany mimośrodowo względem osi celowej lunety i osadzony obrotowo lub na stałe na czopie oraz pryzmat odbijający umieszczony w mechanizmie przesuwnym. Mechanizm przesuwny składa się z trzech nagwin towanych pierścieni osadzonych współśrodkowo względem osi celowej lunety. Pomiędzy pierścieniem wewnętrznym, który jest sprzężony z pryzmatem odbijającym a napędowym pierś cieniem zewnętrznym jest umieszczony pośredni pierścień połączony z pierścieniem wewnętrznym gwintem o małym skoku, zaś z napędowym pierścieniem zewnętrznym gwintem o dużym skoku. Pierścień wewnętrzny i pierścień pośredni mają co najmniej po jednym zderzaku ograniczającym wzajemny obrót obydwu pierścieni względem siebie. Zespół okularowy jest osadzony obrotowo na czopie za pomocą współpracujących ze sobą dwóch kół zębatych o jednakowej ilości zębów. Jedno koło zębate jest na stałe połączone z czopem, zaś drugie koło zębate jest połączone na stałe z obudową pryzmatu. Obydwa koła są jednocześnie połączone klamrą obrotową. W rozwiązaniu stałego połączenia zespołu okularowego z czopem, w miejscu połączenia jest umieszczony pryzmat pentagonalny. Luneta celownicza według wynalazku została przedstawiona w przykładach wykonania\ na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat lunety celowniczej z zespołem okularowym osadzonym obrotowo, a fig. 2 tę samą lunetę z zespołem okularowym osadzonym na stałe. Jak wskazano na fig. 1, obiektyw 1 i siatka pomiarowa 2, które wyznaczają oś celową c-c, połączone są że sobą trwale za pomocą dwóch pryzmatów prostokątnych 3 i 4, pomiędzy którymi znajduje się dwustronna powierzchnia odbijająca 31. Siatka pomiarowa jest naniesiona bezpośrednio na powierzchnię pryzmatu 3 lub na powierzchnię płytki ogniskowej 6. Podwójna powierzchnia odbijająca 31 jest ustawiona pod kątem 45 zarówno w stosunku do osi celowej c-c jak i do poziomej osi obrotu a-a lunety, natomiast środek tej powierzchni znajduje się w punkcie P przecięcia się trzech podstawowych osi teodolitu, to jest osi celowej c-c, poziomą osi a-a obrotu lunety i pionowej osi obrotu alidady. Na osi optycznej obiektywu 1 jest ustawiony trójścienny pryzmat odbijający 7 umieszczony w obudowie 8 osadzonej przesuwnie wtubusie9 lunety. Pryzmat odbijający jest w kształcie ostrosłupa o podstawie trójkąta foremnego. Podstawa pryzmatu jest ustawiona prostopadle do osi celowej, natomiast trzy boczne powierzchnie odbijające 11 pryzmatu są wzajemnie do siebie prostopadłe, a wierzchołek utworzonego ostrosłupa znajduje się

3 na osi celowej c-c. Odległość pryzmatu odbijającego od płaszczyzny siatki pomiarowej 2 jest zmienna i tak dobrana, że pozwala umieszczać w płaszczyźnie ogniskowej obraz obserwowanego przedmiotu oddalony od obiektywu od 1 m do nieskończoności. Do przesuwu pryzmatu odbijającego 7 służy mechanizm przesuwny 32 składający się z trzech nagwintowa nych pierścieni umieszczonych współśrodkowo względem osi celowej lunety. Pomiędzy pieścieniem wewnętrz nym 12 sprzężonym z elementem odbijającym 7 i napędowym pierścieniem zewnętrznym 17 jest umieszczony pierścień pośredni 14 połączony z pierścieniem wewnętrznym 12 <pvintem o małym skoku, zaś z napędowym pierścieniem zewnętrznym 17 gwintem o dużym skoku. Pierścień 17 jest osadzony obrotowo w tubusie 9 bez możliwości przesuwu osiowego. Pierścień wewnętrzny 12 i pierścień pośredni 14 mają co najmniej po jednym zderzaku 15 i 16, które ograniczają wzajemny obrót obydwu pierścieni względem siebie. Mechanizm przesuwny zapewnia dwie fazy ruchu mikro i makro pryzmatu odbijającego 7. W czasie fazy ruchu mikro wskutek, różnicy momentów sił tarcia, wywołanych różnicami skoku gwintów łączących pierścienie oraz różnic odległości połączeń gwintowych od osi obrotu, następuje sprzężenie pomiędzy pierścieniami zewnętrznym i środkowym, a obrót powstaje na połączeniu gwintowym o małym skoku pomiędzy pierścieniem pośrednim i wewnętrznym aż do zetknięcia się ze zderzakami 15 i 16. Od tego momentu występuje obrót na połączeniu cpvintowym o dużym skoku pomiędzy pierścieniem zewnętrznym i pośrednim, co powoduje przesuw szybki pryzmatu odbijającego 7 oraz jednoczesny taki sam przesuw połączonych pierścieni wewnętrzne go 12 i pośredniego 14. Ruchem makro doprowadza się pryzmat odbijający 7 do położenia z przybliżoną do kładnością, a ostateczne, dokładne położenie pryzmatu odbijającego uzyskuje się ruchem mikro. Zespół okularowy 33 jest osadzony obrotowo na czopie 26 za pomocą współpracujących ze sobą kół zębatych 25 i 27 o jednakowej ilości zębów. Jedno koło zębate25 jest na stałe połączone z czopem 26 i usta wione z nim współśrodkowo względem osi a-a lunety, natomiast drugie koło zębate 27 jest połączone trwale z obudową pryzmatu 23. Obydwa koła zębate są połączone klamrą obrotową 28, do której jest przytwierdzony pryzmat 22. Obraz celu lub przedmiotu obserwowany jest w płaszczyźnie siatki pomiarowej 2 przez zespół okularo wy 33 usytuowany mimośrodowo względem osi celowej c-c. Z płaszczyzny siatki pomiarowej obraz jest przeno szony na płytkę ogniskową 18 zespołu okularowego za pomocą układu bezogniskowego kolejno przez pryz mat 3, soczewkę 20 i dalej przez pryzmaty 21, 22, 23 i soczewkę 24. Dla uzyskania prostego obrazu na płytce ogniskowej 18 obserwowanego przez soczewkę 19 przy dowolnym ustawianiu osi optycznej b-d względem osi celowej, pryzmat 22 wykonuje obrót wokół osi a-a, a pryzmat 23 dwukrotnie szybszy obrót wokół osi b-b równoległej do osi a-a i przechodzącej przez środek powierzchni 22b pryzmatu 22. W czasie nachylania osi b-d zespołu okularowego 33, koło zębate 27 toczy się po kole zębatym 25 i powo duje obrót powierzchni odbijającej 23a pryzmatu 23 wokół osi obrotu koła 27. Tym samym koło zębate 27 powoduje skręt powierzchni odbijającej 23a względem przeciwległej powierzchni odbijającej 22b pryzmatu 22. Przez -obrotowe połączenie klamry 28 z obydwoma kołami zębatymi następuje jednocześnie dwukrotnie wol niejszy obrót pryzmatu 22 wokół poziomej osi a-a lunety. W wyniku takiego współdziałania wyżej opisanych elementów składowych zespołu okularowego ^osadzo nego obrotowo, można ustawić osie celową c c i zespołu okularowego b d pod dowolnymi kątami względem poziomu, a obraz w polu widzenia okularu zawsze będzie prosty. W obudowie lunety celowniczej, współśrodkowo w stosunku do osi obrotu i po przeciwnej stronie zespołu okularowego, znajduje się otwór 29. Jest on usytuowany na wprost powierzchni odbijającej pryzmatu 4 połączo nego z obiektywem 1. Otwór 29 i powierzchnia odbijająca pryzmatu 4 pozwalają na umieszczenie w tym otworze na przykład urządzenia z wiązką laserową i skierowania tej wiązki na punkt celu w osi c c. Pominięcie przez wiązkę laserową drogi optycznej zespołu okularowego umożliwia bezpieczną obserwację celu zarówno przy użyciu optycznejjak i laserowej osi celowej przy pełnej jasności pola widzenia. Na fig. 2 przedstawiona jest ta sama luneta celownicza z zespołem okularowym 33 połączonym z czo pem 26 na stałe. Dla dojścia promienia świetlnego do zespołu okularowego w miejscu połączenia jest umieszczo ny pryzmat pentagonalny 30. Przy zmianie kąta nachylenia lunety celowniczej zespół okularowy wykonuje takie samo nachylenie. Rozwiązanie to ma głównie zastosowanie w przyrządach kątomierczych, w których nie jest wymagane duże nachylanie lunety. Zastrzeżenia patentowe 1. Luneta celownicza, znamienna tym, że ma pomiędzy zespołem pryzmatów (3) i (4) dwustronną powierzchnię odbijającą (31) ustawioną pod kątem 45 w stosunku do osi obrotu lunety a a, zespół okularo wy (33) usytuowany mimośrodowo względem osi celowej c c lunety i osadzony obrotowo lub na stałe na

4 czopie (26) oraz pryzmat odbijający (7) umieszczony w mechanizmie przesuwnym (32), który składa się z trzech nagwintowanych pierścieni ustawionych współśrodkowo względem osi celowej lunety c c, przy czym pomiędzy pierścieniem wewnętrznym (12) sprzężonym z pryzmatem odbijającym (7) a napędowym pierścieniem zewnętrz nym (17) jest umieszczony pośredni pierścień (14), połączony z pierścieniem wewnętrznym (12) gwintem o ma łym skoku, zaś z napędowym pierścieniem zewnętrznym (17) gwintem o dużym skoku, przy czym pierścień wewnętrzny (12) i pierścień pośredni (14) mają co najmniej po jednym zderzaku (15) i (16)/ograniczającym wzajemny obrót obydwu pierścieni względem siebie. 2. Luneta celownicza, według zastrz. 1, znamienna tym, że zespół okularowy (33) jest osadzony na czopie (26) obrotowo za pomocą współpracujących ze sobą kół zębatych (25) i (27) o jednakowej ilości zębów, przy czym jedno koło zębate (25) jest na stałe połączone z czopem (26), zaś drugie koło zębate (27) jest połączone na stałe z obudową pryzmatu (23), a obydwa koła są jednocześnie połączone z klamrą obroto wą (28), do której jest przytwierdzony pryzmat (22). 3. Luneta celownicza, według zastrz. 1, znamienna tym, że zespół okularowy (33) jest połączony z czopem (26) na stałe za pomocą pryzmatu pentagonalnego (30). Fig. 1

5 a- Fig. 2