DE2729086A1

DE2729086A1 - Optisches betrachtungsgeraet mit einstellbarer angularer konvergenz

Info

Publication number: DE2729086A1
Application number: DE19772729086
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: PERETZ LOUIS SIMON
Current assignee: PERETZ LOUIS SIMON
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1978-01-12
Also published as: US4174884A; FR2356970B1; FR2356970A1; IT1085827B; GB1588762A

Description

Dipl.-lng. Dipl.-Chem. Dipl.-lng.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

-3-

Louis Simon PERETZ 27. Juni 1977

77 Elysee II

78170 La Celle Saint-Cloud

Frankreich

Unser Zeichen: S 2924

Optisches Betrachtungsgerät mit einstellbarer angularer Konvergenz

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Geräte für das zweiäugige Betrachten von wirklichen Bildern, insbesondere von stereoskopischen photographischen Bildpaaren, welche entweder im Durchlicht oder im Auflicht auf Papierabzügen betrachtet werden. In beiden Fällen ist es bekannt, daß diese Bildpaare im allgemeinen mit Fotoapparaten erzeugt werden, welche zwei Objektive und zwei getrennte Kameras umfassen, wobei der Abstand zwischen den optischen Achsen der beiden Objektive in der Größenordnung des Augenabstands eines Menschen mittlerer Größe ist.

Im Interesse eines guten stereoskopischen Reliefeindruckes beim zweiäugigen Betrachten solcher Bildpaare sind schon optische Geräte vorgeschlagen worden, welche in der Folge zur Vereinfachung als Stereoskope bezeichnet werden sollen

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und welche gleichzeitig die optimale Anpassung der drei grundlegenden Kennwerte des Sehens sicherstellen, und zwar einmal die Übereinstimmung der optischen Achsen der Augen bei der Beobachtung mit den Okularen der Beobachtung, und zum anderen die Beobachtungs-Entfernung oder "Scharfeinstellung", welche mit der Konvergenz oder der "Stärke" der Okulare im Zusammenhang steht, damit die Bilder ohne Ermüdung des Auges durch die Akkomodation betrachtet werden können, und schließlich die angulare Konvergenz der betreffenden optischen Achsen.

In der Praxis wird anerkannt, daß diese drei Kennwerte aus psycho-physiologischen Gründen im Zusammenhang stehen und einen großen Einfluß auf den Grad des erhaltenen Raumbildsehens haben.

Es ist sicher, daß z.B. der unterschiedliche Abstand der optischen Achsen der Okulare die von den Augen des Beobachters geforderte Konvergenz verändert, wie auch eine hohe Konvergenz der Augen z.B. eine Einstellung der Okulare erfordert, welche der Akkomodation für das Nahsehen entspricht,

Die Stereoskope, welche für eine gute Einstellung dieser drei Kennwerte vorgeschlagen worden sind, weisen also drei Gruppen mechanischer Vorrichtungen auf, deren praktische Ausführung zu komplizierten Strukturen und somit zu einer kostspieligen Herstellung führt, wenn man eine sehr genaue Einstellung wünscht.

So erfordert z.B. die einstellbare angulare Konvergenz die Verwendung von drehbaren Prismen oder Spiegeln, deren Drehwinkel um die Achsen symmetrisch sein müssen; die Einstellung der Entfernung für die Scharfeinstellung erfordert auch die gleichzeitige Bewegung von zwei Okularen parallel zu deren optischen Achsen, mit der Möglichkeit, die Entfernung zwischen diesen Achsen zu verändern.

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Das Stereoskop nach der vorliegenden Erfindung schaltet diese Nachteile aus.

Es greift grundsätzlich nur auf feste Spiegel zurück, deren Einbringen nicht sehr kritisch ist; die verwendeten Okulare weisen kein eigenes Refraktionselement auf und sind darüberhinaus geometrisch feststehend. Das einzige bewegliche Element, dessen Verschiebung die einstellbare Anpassung der angularen Konvergenz der Achsen der Augen des Beobachters sicherstellt, ist eine einzige Sammellinse für beide Augen, welche nach einer bevorzugten Ausführungsform einfach durch Abrollen auf ihrem äußeren Umfang bewegt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft im einzelnen ein Stereoskop mit veränderlicher angularer Konvergenz für die Betrachtung.

Nach der Erfindung ist ein optisches Betrachtungsgerät für zweiäugiges Sehen mit einstellbarer angularer Konvergenz, für die augenscheinliche Betrachtung von ebenen Bildpaaren, mit einem Gehäuse, in dessen Vorderseite zwei Beobachtungsöffnungen eingearbeitet sind, und dessen Hinterseite die genannten Bilder aufnehmen kann, wobei die Bezugsgeraden durch die Mittelpunkte der Bilder und der Beobachtungsöffnungen parallel sind und in ihrer Mitte eine gemeinsame senkrechte Symmetrieebene haben, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Paare von Spiegeln aufweist, welche in den optischen Strahlengang zwischen den genannten Öffnungen und den genannten Bildern eingeschaltet sind, wobei jedes Paar wie ein Keil angeordnet ist und in einem Paar von Ebenen liegt, die gegenseitig einen Winkel von 90° einschließen, und zur gemeinsamen Symmetrieebene symmetrisch sind, und deren Kanten zur Ebene der genannten Bilder parallel sind, wobei die Spiegel eines der genannten Paare teilweise durchsichtig und spiegelnd sind.

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Weitere Ausführungsformen der Erfindung sollen anhand der beiliegenden Zeichnung erklärt werden:

Pig. 1 stellt eine erste Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Stereoskops dar,

Pig. 2 stellt eine zweite, "bevorzugte Ausführungsform dar,

Pig. 3 ist eine Skizze zur Erklärung dieser zweiten Ausführungsform.

Pig. 1 stellt eine erste Ausführungsform des erfindungsgenäßen Stereoskops dar, in der nur die wichtigsten optischen Elemente gezeigt sind.

Die beiden Bilder 1 und 1¹ des stereoskopischen Doppelbildes werden in einer gegebenen Entfernung voneinander angebracht, die hier sehr viel kleiner ist als der normale Abstand zwischen den menschlichen Augen G (links) und D (rechts), zwei Spiegel 2 und 2' sind praktisch gegenüber den Bildern 1 und so angebracht, daß ihre Ebenen einen Winkel von 4o° gegenüber denjenigen der Bilder einschließen, und daß sie eine gemeinsame Kante senkrecht zu der Richtung zwischen den Mittelpunkten der beiden Bilder haben. Die Spiegel 2 und 2¹ sind teilweise spiegelnd und teilweise transparent; sie spiegeln also einen Teil der auftreffenden Lichtenergie wieder und lassen den Rest durch. So kann beispielsweise die Stärke der Spiegelung 50 fi des Lichtes ausmachen und diejenige des durchtretenden Lichtes 50 f».

Ein zweites Paar Spiegel 3 und 3¹ ist außerhalb des ersten Paares 2 und 2¹ angeordnet und, zwar in Ebenen, die gleichfalls einen Winkel von 45° gegenüber den Bildern einschließen und eine gemeinsame Kante aufweisen, die zu der die Mittelpunkte der beiden Bilder verbindenden Linie senkrecht steht.

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Close Spiegel 3 und 3* sind voll spiegelnd. Der Winkel von 45°, welchen sie nit der Ebene der Bilder einschließen, liegt symmetrisch zu demjenigen der Spiegel 2 und 2», so daß die Ebenen der zwei Spiegelpaare 2 und 3 bzw. 2* und 3' untereinander einen Winkel von 90° einschließen.

Die Sammellinsen 5 und 5' sind schließlich gegenüber den beiden Spiegeln 3 und 3* angeordnet.

Ein solches optisches System arbeitet wie folgt. Die Augen G und D stehen vor den Linsen 5 bzw. 5', welche die Okulare des Stereoskops darstellen, ein z.B. von dem Bild 1 ausgehender Lichtstrahl 6 wird teilweise auf dem Spiegel 2 gespiegelt, tritt durch den Spiegel 2¹, welcher teilweise durchsichtig ist, und gelangt nach Spiegelung auf dem Spiegel 3' durch die Linse 5' bis zum Auge.

falls die Länge des gesamten optischen Weges gleich der Brennweite der Linse 5¹ ist, entspricht das so beobachtete Bild 1 dem Unendlichen und erfordert also keine Akkomodation des Auges. Derselbe Weg wird selbstverständlich sinngemäß auch für das Bild 1¹ und das linke Auge G erhalten.

Es muß darauf hingewiesen werden, daß der Abstand zwischen den Bildern 1 und 1' gegenüber dem festen Abstand zwischen den Augen G und D frei wählbar gestaltet werden kann, was einen großen Vorteil darstellt. Fig. 1 zeigt den Fall eines kleineren Bildabstandes, aber aufgrund der Umkehrbarkeit des Lichtes kann dasselbe Gerät unter Vertauschung der Bilder und Okulare auch die Beobachtung von Bildern gestatten, deren Abstand größer als der Augenabstand ist. Der erste Fall ist jedoch vorteilhafter für die praktischen Anwendungen, wenn die stereoskopischen Doppelbilder bei der photographischen Aufnahme mit Apparaten aufgenommen werden, welche Bilder ergeben, deren optische Achsen näher aneinander stehen als die menschlichen Augen.

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Das Stereoskop nach Fig. 1 weist jedoch insofern einen größeren Nachteil auf, als zur Veränderung des Abstandes der optischen Achsen der Okulare und somit der angularen Konvergenz der Augen, deren Notwendigkeit weiter oben aufgezeigt worden ist, ein Mechanismus gebraucht v/ird, welcher gleichzeitig und um gleiche aber entgegengesetzte Beträge die Lage der Linsen 5 und 5¹ in den Richtungen 16 und 16^f verändert. Ein Mechanismus dieser Art ist kompliziert und kostspielig.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stereoskops. In dieser Ausführungsform werden die gleichen Bestandteile durch dieselben Kennzahlen bezeichnet, die beiden Linsen 5 und 5' der Okulare sind durch eine einzige Linse 8 ersetzt, welche in der Symmetrieebene rechtwinklig zu der Geraden, welche die Mittelpunkte der Bilder verbindet, angeordnet ist. Diese Linse wird also gleichzeitig von zwei entgegengesetzt verlaufenden Strahlenbündeln 6 und 6¹ auf dem gemeinsamen Weg 7 und 7¹ durchtreten. Im Betrieb ergibt eine Verschiebung dieser einzigen Linse 8 in deren Ebene gemäß der Richtung 17 dieselben optischen Auswirkungen, wie sie schon für Fig. 1 beschrieben worden sind. Die Verwendung einer solchen Linse bringt aber größere Vorteile. Zunächst ermöglicht sie eine Einstellung durch die geometrische Verschiebung eines einzigen Elementes. Darüberhinaus macht sie jedoch die Herstellung komplizierter Mechanismen überflüssig, da nach einer besonders einfachen Ausführungsform die Verschiebung der Linse durch Abrollen auf deren Kante 10 in einer Führungsrille 0 erzielt werden kann, wobei diese Verschiebung durch unmittelbare Handbetätigung am oberen Teil 11 der Linse erfolgt.

Fig. 3 stellt in der Form von zwei erklärenden Diagrammen (a) und (b) die beiden Extremfälle dar, welche den Endstellungen der Linse entsprechen.

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Auf diesen Diagrammen sind die optischen Achsen sehr nahe beieinander, und es wird aus dem Diagramm (b) ersichtlich, daß die Verschiebung des optischen Mittelpunktes der Linse zu einem großen Abstand zwischen den optischen Achsen führt.

Daraus ergibt sich in psycho-physiologischer Hinsicht für das Sehen, wenn beide Augen dieselben homologen Details in den beiden stereoskopischen Bildern fixieren, daß derselbe Eindruck gewonnen wird, als ob die optischen Achsen für die Betrachtung eine frei einstellbare geometrische Konvergenz hätten, welche durch einfaches Verschieben einer einzigen konvergierenden Linse erhalten wird.

Das Stereoskop mit veränderlicher geometrischer Konvergenz für die Betrachtung von stereoskopischen Doppelbildern ist vorstehend nur als Beispiel in den angegebenen Ausführungsformen beschrieben worden und alle anderen Ausführungsformen nach den wichtigsten Kennzeichen der Erfindung, unter Verwendung äquivalenter Mittel, fallen unter das vorliegende Patent.

Dies gilt z.B. für die Substitution von Prismen anstelle der Spiegel für die gleiche Funktion oder den Ersatz der einzigen Sammellinse durch ein anderes brechendes oder spiegelndes Element und auch für die Verwendung der Kennwerte der veränderlichen geometrischen Konvergenz auf die Betrachtung anderer als der stereoskopisohen Doppelbilder, was alles zu der in der vorliegenden Schrift beschriebenen Erfindung ^hört.

Ea muß schließlich noch darauf hingewiesen werden, daß das Stereoskop gemäß der vorliegenden Erfindung eine vorteilhafte Lösung für die Betrachtung stereoskopischer Doppelbilder bietet, insofern, als diese ohne vorheriges, als Transposition bekanntes Vertauschen dieser Bilder möglich ist.

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Claims

Dtpt-Chem. Dipl.-Ing. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser Ernsbergerstrasse 19 8 München 60 Louis Simon PERETZ 27. Juni 1977 77 Elysee II 78170 La Celle Saint-Cloud Frankreich. Unser Zeichen: S 2924 Patentansprüche

1. Optisches Gerät für zweiäugige Betrachtung mit einstellbarer angularer Konvergenz, für die augenscheinliche Betrachtung von ebenen Bildpaaren, mit einem Gehäuse, in dessen Vorderseite zwei Beobachtungsöffnungen eingearbeitet sind und dessen Hinterseite die genannten Bilder aufnehmen kann, wobei die Bezugsgeraden durch die Mittelpunkte der Bilder und der Beobachtungsöffnungen parallel sind und in ihrer Mitte eine gemeinsame senkrechte Symmetrieebene haben, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Paare von Spiegeln aufweist, welche in den optischen Strahlengang zwischen den genannten öffnungen und den genannten Bildern eingeschaltet sind, wobei jedes Paar wie ein Keil angeordnet ist, und in einem Paar von Ebenen liegt, die gegenseitig einen Winkel von 90° einschließen und zur gemeinsamen Symmetrieebene symmetrisch sind, und deren Kanten zur Ebene der genannten Bilder parallel sind, wobei die Spiegel eines der genannten Paare teilweise durchsichtig und spiegelnd sind.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein brechendes optisches Element aufweist, welches in der genannten Symmetrieebene verschiebbar ist.

3. Optisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das brechende Element eine Sanmellinse ist.

4. Optisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das brechende ,Element eine Zerstreuungslinse ist.

5. Optisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Prisma mit veränderlichem Brechungswinkel aufweist.

6. Optisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das brechende Element aufgrund seiner Natur auch die Amplitude, die Phase oder die Frequenzen des Strahlenbündels beeinflussen kann.

7. Optisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung eine geradlinige Bewegung in einer
senkrecht zu den Bezugsgeraden verlaufenden Ebene ist.

8. Optisches Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung eine Drehung des brechenden Elements um sein Symmetriezentrum ist.

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