DE4140368C2

DE4140368C2 -

Info

Publication number: DE4140368C2
Application number: DE4140368A
Authority: DE
Inventors: Hans W. 7920 Heidenheim De Faust; Heinz 7082 Oberkochen De Krastel
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1991-12-07
Filing date: 1991-12-07
Publication date: 1993-09-23
Also published as: CH685269A5; DE4140368A1

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System in stereoskopischen Strahlengängen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an optical system in stereoscopic Beam paths according to the preamble of claim 1.

In photogrammetrischen Stereo-Auswertgeräten wird gelegentlich eine Umschaltmöglichkeit zwischen verschiedenen Betrachtungsmodi benötigt. Man unterscheider dabei zwischen Ortho- bzw. Pseudostereobetrachtung sowie binokularer Beobachtung des linken bzw. rechten Bildes. Zum Umschalten zwischen diesen vier Beobachtungsmodi sind verschiedene Anodnungen bekannt.Occasionally in photogrammetric stereo evaluation devices a possibility to switch between different viewing modes needed. One differentiates between ortho- or pseudo stereo observation as well as binocular observation of the left or right picture. To switch between them Four different modes of observation are known.

So besteht eine Möglichkeit im Verschieben oder Verdrehen mehr oder weniger komplexer Prismensysteme in den stereoskopischen Strahlengängen. Dabei werden die von den Stereo-Bildern kommenden Teilstrahlen entsprechend vertauscht oder aber richtig zugeordnet. Eine derartige Anordnung wird z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift DE 32 24 832 beschrieben. Als nachteilig bei solchen Anordnungen erweist sich, daß mehrere Einzelteile relativ zueinander bewegt und entsprechend aufwendig justiert werden müssen. Zudem bauen derartige Anordnungen relativ großvolumig.So there is a possibility of moving or twisting more or less complex prism systems in the stereoscopic Beam paths. The stereo images coming partial beams swapped accordingly or else correctly assigned. Such an arrangement is e.g. B. in the German published patent application DE 32 24 832. As a disadvantage of such arrangements is that several Items moved relative to each other and correspondingly expensive need to be adjusted. Such arrangements also build relatively large volume.

Eine weitere Möglichkeit, die Umschaltung zwischen verschiedenen Beobachtungsmodi zu realisieren wird in der deutschen Patentschrift DE 10 48 047 aufgezeigt. Dort sind Prismenkombinationen mit geeigneten Strahlteilerelementen und Reflexionsschichten in definierter Relativposition in den beiden stereoskopischen Strahlengängen fest angeordnet. Die Umschaltung zwischen den einzelnen gewünschten Betrachtungsarten erfolgt jeweils durch Einschwenken beweglicher Blenden, mit denen wahlweise Paare von Teilstrahlengängen ausgeblendet werden können. Die dargestellten Ausführungsbeispiele weisen jedoch ebenfalls diverse Nachteile auf. So müssen die Strahlteilerelemente und die jeweils zugehörigen Reflexionsflächen, die in verschiedenen Bauelementen angeordnet sind, beim Zusammenbau exakt zueinander justiert werden, d. h. die Anordnung ist empfindlich gegen Justierfehler. Weiterhin erlaubt die dargestellte Anordnung lediglich Stereo- Strahlengänge umzuschalten, die beim Eintritt in das optische System in derselben Ebene verlaufen wie beim Verlassen dieses optischen Systems. Dies kann je nach Anwendung nachteilig sein, falls man beispielsweise Optikkomponenten verwenden will, die für ursprünglich andere Anwendungen ausgelegt wurden. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß sie ebenfalls relativ großvolumig baut. Insbesondere der Abstand zwischen den beiden optischen Achsen der Stereobeobachtungs-Strahlengänge ist mindestens doppelt so groß wie der jeweilige Durchmesser der einzelnen Teilstrahlengänge. Dies hat zur Folge, daß bestimmte Mindestabmessungen einer derartigen Anordnung nicht unterschritten werden können.Another way to switch between different Observation modes are implemented in Germany Patent DE 10 48 047 shown. There are combinations of prisms with suitable beam splitter elements and reflection layers in a defined relative position in the two fixed stereoscopic beam paths. The Switching between the individual viewing types required takes place in each case by swiveling in movable panels, with which optionally pairs of partial beam paths can be hidden. The illustrated embodiments however, also have various disadvantages. So the beam splitter elements and the associated ones Reflective surfaces arranged in different components are exactly adjusted to each other during assembly, d. H. the arrangement is sensitive to adjustment errors. Farther the arrangement shown only allows stereo Switch beam paths when entering the optical System run on the same level as when leaving this optical system. This can be disadvantageous depending on the application if you use optical components, for example wants that were originally designed for other applications. Another disadvantage of this arrangement is there too see that it also builds relatively large volume. In particular the distance between the two optical axes of the Stereo observation beam paths are at least twice as much as large as the respective diameter of the individual partial beam paths. As a result, certain minimum dimensions such an arrangement can be.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein kompaktes optisches System zu schaffen, das es erlaubt zwischen verschiedenen Stereobetrachtungsmodi wahlweise umzuschalten. Dabei sollen möglichst wenige Teile bewegt werden, sowie der Justieraufwand beim Zusammenbau möglichst gering sein.The object of the present invention is therefore a compact to create optical system that allows between switch between different stereo viewing modes. As few parts as possible should be moved, as well as the Adjustment effort during assembly should be as low as possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches System mit den Kennzeichen des Anspruchs 1.This task is solved by an optical system with the Characteristic of claim 1.

Hierzu ist ein erstes Teilsystem mit mehreren Strahlteiler- und Reflexionselementen, die eine erste Ebene definieren, vorgesehen, das die eintretenden beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge in je zwei weitere Teilstrahlengänge zerlegt, d. h. insgesamt vier Teilstrahlengänge verlassen das erste Teilsystem. Nachgeordnet folgt eine Blendenanordnung in einer weiteren Ebene, die das wahlweise Ausblenden von Paaren dieser vier Teilstrahlengänge gestattet. In einer weiteren - unterschiedlichen - Ebene sind in einem zweiten Teilsystem ebenfalls verschiedene Reflexions- und Strahlteilerelemente angeordnet, die die maximal vier eintretenden Teilstrahlengänge in jeder möglichen Kombination den Austrittspupillen dieses zweiten Teilsystemes paarweise zuführen. Die Teilstrahlengänge verlaufen demzufolge in mehreren Ebenen.For this purpose, a first subsystem with several beam splitters and reflection elements that define a first level, provided that the entering two stereoscopic Partial beam paths broken down into two further partial beam paths, d. H. a total of four partial beam paths leave it first subsystem. A diaphragm arrangement follows in another level, which is the optional hiding of pairs of these four partial beam paths allowed. In another - different - levels are in a second subsystem also different reflection and beam splitter elements arranged, the maximum four incoming beam paths the exit pupils in every possible combination feed this second subsystem in pairs. The partial beam paths therefore run in several levels.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das erste und zweite Teilsystem aus je zwei identischen Prismensystemen, d. h. das gesamte optische System umfaßt insgesamt vier derartige Prismensysteme. Die Prismensysteme sind hierbei jeweils als Rhomboid-Prisma mit aufgekittetem Halbwürfelprisma ausgeführt. Die Grenzfläche zwischen dem Rhomboid- Prisma und dem Halbwürfelprisma dient als Strahlteilerelement, vorzugsweise als 50 : 50-Strahlteiler ausgeführt. Die hierzu parallele zweite Grenzfläche des Rhomboid-Prismas ist entweder verspiegelt oder aber total reflektierend und fungiert als notwendiges Reflexionselement. Die insgesamt vier Prismensysteme sind in fester Relativstellung innerhalb der stereoskopischen Strahlengänge angeordnet. Die optischen Achsen der eintretenden als auch der austretenden stereoskopischen Teilstrahlengänge stehen hierbei jeweils senkrecht auf den Eintritts- und Austritts-Grenzflächen des ersten und zweiten Teilsystemes, bzw. der entsprechenden Einzel-Prismensysteme.In an advantageous embodiment of the invention the first and second sub-systems each consisting of two identical prism systems, d. H. the entire optical system comprises a total four such prism systems. The prism systems are each as a rhomboid prism with cemented half-cube prism executed. The interface between the rhomboid Prism and the half-cube prism serves as a beam splitter element, preferably designed as a 50:50 beam splitter. The parallel second interface of the rhomboid prism either mirrored or totally reflective and functions as a necessary reflection element. The total of four Prism systems are in a fixed relative position within the arranged stereoscopic beam paths. The optical Axes of entering and exiting stereoscopic The partial beam paths are each perpendicular on the entry and exit interfaces of the first and second subsystem, or the corresponding individual prism systems.

Gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik weist diese Anordnung eine Reihe von Vorteilen auf. So sind die Strahlteilerelemente ebenso wie die Reflexionselemente nicht als separate Bauteile im Strahlengang angeordnet, sondern paarweise in einem kompakten Prismensystem in definierter Relativposition zueinander montiert. Hiermit wird eine geringere Anfälligkeit gegen Justierfehler beim Zusammenbau eines derartigen optischen Systemes erreicht. Die Justierung im parallelen Stereostrahlengang kann somit relativ grob erfolgen, da eine Verkippung eines Prismensystems nur einen Parallelversatz des jeweiligen Teilstrahlenganges bewirkt, jedoch keine Lagefehler zur Folge hat. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen optischen Systemes ist darin zu sehen, daß es bedeutend kompakter werden kann als die im Stand der Technik beschriebenen Anordnungen. So ist im erfindungsgemäßen optischen System ein Abstand zwischen den optischen Achsen der beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge realisierbar, der nur dem 1,4fachen Durchmesser eines Teilstrahlenganges entspricht. Weiterhin kann das erfindungsgemäße optische System auch dann verwendet werden, wenn z. B. aus konstruktiven Gründen die eintretenden stereoskopischen Teilstrahlengänge nicht in der gleichen Ebene liegen wie die beiden austretenden stereoskopischen Teilstrahlengänge. Beispielsweise ist es möglich, das erfindungsgemäße optische System in einen stereoskopischen Strahlengang so anzuordnen, daß die Eintritts-Teilstrahlengänge in einer vertikalen Ebene liegen, die austretenden Strahlengänge aber in einer horizontalen Ebene liegen.Compared to the described prior art, this shows Arrangement a number of advantages. So are the beam splitter elements just like the reflection elements not as separate components arranged in the beam path, but in pairs in a compact prism system in a defined relative position assembled to each other. This will make a lower one Susceptibility to assembly misalignment of such an optical system. The adjustment in the parallel stereo beam path can therefore be relatively rough take place because a tilting of a prism system only one Parallel offset of the respective partial beam path causes but does not result in position errors. Another advantage of the optical system according to the invention can be seen in that it can be significantly more compact than that in the Arrangements described in the prior art. So is in the invention optical system a distance between the optical Axes of the two stereoscopic partial beam paths feasible that is only 1.4 times the diameter of a partial beam path corresponds. Furthermore, the invention optical system can also be used when e.g. B. from constructive reasons the entering stereoscopic partial beam paths are not on the same level as that two emerging stereoscopic partial beam paths. For example it is possible to use the optical To arrange the system in a stereoscopic beam path that the entry beam paths in a vertical plane lie, but the emerging beam paths in a horizontal Level.

Die Umschaltung zwischen den unterschiedlichen gewünschten Betrachtungsmodi erfolgt durch ein Blendensystem, das in einer weiteren, dritten Ebene zwischen dem ersten und zweiten Teilsystem angeordnet ist. Von den aus dem ersten Teilsystem austretenden Teilstrahlengängen werden hierzu jeweils paarweise zwei ausgeblendet, abhängig davon, welche Betrachtungsart gewünscht wird.Switching between the different desired Viewing modes are done through a diaphragm system that is in another, third level between the first and second Subsystem is arranged. From the first subsystem emerging partial beam paths are used for this hidden in pairs, depending on the type of viewing it is asked for.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen optischen Systems, sowie eine detaillierte Erläuterung des Funktionsprinzips folgen aus der anschließenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen.Further advantages of the optical system according to the invention, as well as a detailed explanation of the functional principle follow from the subsequent description of the attached Drawings.

Dabei zeigtIt shows

Fig. 1 die schematische Anordnung der Einzelkomponenten des erfindungsgemäßen optischen Systemes; FIG. 1 shows the schematic arrangement of the individual components of the optical system according to the invention;

Fig. 2 ein geeignetes Teil-Prismensystem; Fig. 2 is a suitable part-prism system;

Fig. 3a eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindunggemäßen optischen Systems; Figure 3a is a perspective view of a first embodiment of the inventive optical system.

Fig. 3b eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Systems; Figure 3b is a perspective view of a second embodiment of the optical system according to the invention.

Fig. 4a ein Ausführungsbeispiel für ein geeignetes Blendensystem; FIG. 4a shows an embodiment of a suitable panel system;

Fig. 4b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines geeigneten Blendensystems. Fig. 4b another embodiment of a suitable aperture system.

Anhand der schematischen Darstellung in Fig. 1 wird im folgenden das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen optischen Systems erläutert. Das erfindungsgemäße optische System setzt sich im Prinzip aus vier Reflexionselementen (S1-S4), vier Strahlteilerelementen (T1-T4), sowie vier Blenden (B1-B4) zusammen. Zwei Reflexionselemente (S1, S2), sowie zwei Strahlteilerelemente (T1, T2) sind hierbei in einer ersten Ebene (E1) angeordnet, die durch Punkte definiert wird, die in den Mittelpunkten der Reflexions- (S1, S2) und Strahlteilerelemente (T1, T2) liegen. Die beiden anderen Reflexionselemente (S3, S4), sowie die beiden Strahlteilerelemente (T3, T4) sind in einer weiteren Ebene (E2) angeordnet, die analog zur Ebene (E1) definiert wird. Die beiden Ebenen (E1) und (E2) fallen nicht zusammen. Die vier Blenden (B1-B4) sind in einer dritten Ebene (E3) angeordnet, die sich zwischen den beiden anderen Ebenen (E1) und (E2) befindet. Alle drei Ebenen (E1, E2, E3) sind vorzugsweise senkrecht zu den optischen Achsen der beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge (L) und (R) orientiert.The operating principle of the optical system according to the invention is explained below with reference to the schematic illustration in FIG. 1. The optical system according to the invention is composed in principle of four reflection elements (S1-S4), four beam splitter elements (T1-T4) and four diaphragms (B1-B4). Two reflection elements (S1, S2) and two beam splitter elements (T1, T2) are arranged in a first plane (E1), which is defined by points that are in the centers of the reflection (S1, S2) and beam splitter elements (T1, T2). The two other reflection elements (S3, S4) and the two beam splitter elements (T3, T4) are arranged in a further plane (E2), which is defined analogously to plane (E1). The two levels (E1) and (E2) do not coincide. The four diaphragms (B1-B4) are arranged in a third level (E3), which is located between the other two levels (E1) and (E2). All three planes (E1, E2, E3) are preferably oriented perpendicular to the optical axes of the two stereoscopic partial beam paths (L) and (R).

Die beiden eintretenden stereoskopischen Teilstrahlengänge (L) und (R) verlaufen in der schematischen Darstellung der Fig. 1 in der gleichen Ebene, in der auch die Augen (10, 20) des Betrachters liegen. Der Teilstrahlengang (L) wird über das Strahlteilerelement (T2) in zwei weitere Teilstrahlengänge (L1, L2) zerlegt, die entweder über das Strahlteilerelement (T3) auf direktem Wege zum linken Auge (10) gelangen (L1), oder aber nach Reflexion am Strahlteilerelement (T2), Reflexionselement (S2), Reflexionselement (S4) und Strahlteilerelement (T4) zum rechten Auge (20) umgelenkt werden (L2). Entsprechend wird der Teilstrahlengang (R) über das Strahlteilerelement (T1) in die weiteren Teilstrahlengänge (R1, R2) aufgespalten und kann über das Strahlteilerelement (T4) direkt zum rechten Auge (20; R1) oder aber nach Reflexion am Strahlteilerelement (T1) über Reflexionselement (S1), Reflexionselement (S3) und Strahlteilerelement (T3) zum linken Auge (10) gelangen (R2). Mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es somit möglich, jeden der beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge (L, R) wahlweise auf jedes der beiden Betrachteraugen (10, 20) umzulenken. Die Auswahl, welcher Teilstrahlengang auf welches Auge gelangt, erfolgt mit Hilfe der Blenden (B1-B4). Zur Orthostereo-Betrachtung werden beispielsweise die beiden Blenden (B1) und (B2) in die Teilstrahlengänge eingeschwenkt, d. h. es gelangt der Strahl (R1) zum rechten Auge (20) und der Strahl (L1) zum linken Auge (10). Wünscht man dagegen Pseudostereo-Betrachtung, so werden die Blenden (B3) und (B4) in die stereoskopischen Teilstrahlengänge zwischen den beiden Teilsystemen eingeschwenkt. Somit gelangt der Strahl (L2) auf das rechte Auge (20) und der Strahl (R2) auf das linke Auge (10). Des weiteren ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Systems auch möglich den Stahl (L) auf beide Betrachteraugen (10, 20) umzulenken, indem die Blenden (B1) und (B4) in den Strahlengang eingeschwenkt werden. Analog ist es möglich, den Strahlengang (R) auf die beiden Betrachteraugen (10, 20) umzulenken, indem die beiden Blenden (B2) und (B3) in die Teilstrahlengänge eingeschwenkt werden.In the schematic representation of FIG. 1, the two entering stereoscopic partial beam paths (L) and (R) run in the same plane in which the eyes ( 10, 20 ) of the viewer also lie. The partial beam path (L) is broken down into two further partial beam paths (L1, L2) via the beam splitter element (T2), which either reach the left eye ( 10 ) directly via the beam splitter element (T3) (L1), or after reflection on Beam splitter element (T2), reflection element (S2), reflection element (S4) and beam splitter element (T4) are deflected to the right eye ( 20 ) (L2). Correspondingly, the partial beam path (R) is split up into the further partial beam paths (R1, R2) via the beam splitter element (T1) and can be directed to the right eye ( 20 ; R1) via the beam splitter element (T4) or after reflection at the beam splitter element (T1) Reflection element (S1), reflection element (S3) and beam splitter element (T3) reach the left eye ( 10 ) (R2). With the aid of the optical system according to the invention, it is thus possible to deflect either of the two stereoscopic partial beam paths (L, R) either onto each of the two observer eyes ( 10, 20 ). The selection of which partial beam path reaches which eye is made with the aid of the diaphragms (B1-B4). For orthostereo viewing, for example, the two diaphragms (B1) and (B2) are pivoted into the partial beam paths, ie the beam (R1) reaches the right eye ( 20 ) and the beam (L1) reaches the left eye ( 10 ). If, on the other hand, you want pseudo-stereo viewing, the diaphragms (B3) and (B4) are swung into the stereoscopic partial beam paths between the two subsystems. The beam (L2) thus reaches the right eye ( 20 ) and the beam (R2) reaches the left eye ( 10 ). Furthermore, with the aid of the optical system according to the invention, it is also possible to deflect the steel (L) onto both observer eyes ( 10, 20 ) by pivoting the diaphragms (B1) and (B4) into the beam path. Analogously, it is possible to deflect the beam path (R) onto the two observer eyes ( 10, 20 ) by pivoting the two diaphragms (B2) and (B3) into the partial beam paths.

Prinzipiell ist es möglich, die einzelnen Strahlteilerelemente (T1-T4), sowie die Reflexionselemente (S1-S4) separat von einander anzuordnen. Vorteilhafterweise wird man jedoch diese einzelnen Strahlteilerelemente und Reflexionselemente in Prismensystemen anordnen. Hierzu geeignet sind beispielsweise verkittete Prismensysteme, die eine Strahlteilerschicht sowie eine Reflexionsschicht besitzen, die zueinander parallel sind. Zusammengefaßt werden demzufolge in je einem Prismensystem das Strahlteilerelement (T1) und das Reflexionselement (S1), das Strahlteilerelement (T2) und das Reflexionselement (S2), das Strahlteilerelement (T4) und das Reflexionssystem (S4), sowie das Strahlteilerelement (T3) und das Reflexionselement (S3).In principle, it is possible to use the individual beam splitter elements (T1-T4), as well as the reflection elements (S1-S4) separately to arrange from each other. However, one is advantageous these individual beam splitter elements and reflection elements arrange in prism systems. Are suitable for this, for example cemented prism systems that have a beam splitter layer as well as have a reflective layer that is parallel to each other are. Accordingly, they are summarized in one prism system the beam splitter element (T1) and the reflection element (S1), the beam splitter element (T2) and the reflection element (S2), the beam splitter element (T4) and the reflection system (S4), and the beam splitter element (T3) and that Reflective element (S3).

In Fig. 2 wird ein geeignetes Prismensystem (30) dargestellt. Verwendet wird dabei in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Rhomboid-Prisma (31) mit aufgekittetem Halbwürfelprisma (32). Die Grenzfläche (33) zwischen diesen beiden Einzelprismen dient als Strahlteilerelement, die hierzu parallele zweite Grenzfläche (34) des Rhomboid-Prismas (31) reflektiert total oder ist verspiegelt und wirkt als Reflexionselement. Ebenfalls dargestellt ist in Fig. 2, wie ein eintretender Strahl (35), der senkrecht auf die Eintritts- Grenzfläche (38) eines derartigen Prismensystems (30) fällt, in zwei Teilstrahlengänge (36, 37) zerlegt wird.A suitable prism system ( 30 ) is shown in FIG . In a preferred exemplary embodiment, a rhomboid prism ( 31 ) with cemented-on half-cube prism ( 32 ) is used. The interface ( 33 ) between these two individual prisms serves as a beam splitter element, the second interface ( 34 ) of the rhomboid prism ( 31 ), which is parallel to this, totally reflects or is mirrored and acts as a reflection element. FIG. 2 also shows how an incoming beam ( 35 ), which falls perpendicularly onto the entry interface ( 38 ) of such a prism system ( 30 ), is broken down into two partial beam paths ( 36, 37 ).

In Fig. 3a wird anhand eines ersten Ausführungsbeispiels die Relativanordnung vier derartiger Prismensysteme (P1, P2, P3, P4) im erfindungsgemäßen optischen System perspektivisch dargestellt. Die Ebene der beiden eintretenden stereoskopischen Teilstrahlengänge (41, 42) fällt in diesem Ausführungsbeispiel mit der Ebene zusammen, die durch die beiden austretenden Teilstrahlengänge (43, 44) definiert wird, bzw. verläuft parallel zu dieser Ebene. Die beiden Prismensysteme P1 und P2 bilden das erste Teilsystem, die beiden Prismensysteme P3 und P4 das zweite Teilsystem. Nicht dargestellt ist aus Gründen der Übersichtlichkeit die zwischen den beiden Teilsysteme erforderliche Blendenanordnung. Die beiden Prismensysteme P1 und P2 zerlegen die von hinten eintretenden stereoskopischen Teilstrahlengänge (41, 42) in insgesamt vier Teilstrahlengänge, von denen mit Hilfe der Blendenanordnung zwei ausgeblendet werden, so daß zwei resultierende Teilstrahlengänge (43, 44) das zweite Teilsystem durch die Austrittsgrenzflächen (45, 46) verlassen und zu den Betrachteraugen (10, 20) gelangen.In FIG. 3a, the relative arrangement of four such prism systems (P1, P2, P3, P4) in the optical system according to the invention is shown in perspective using a first exemplary embodiment. In this exemplary embodiment, the plane of the two entering stereoscopic partial beam paths ( 41, 42 ) coincides with the plane defined by the two emerging partial beam paths ( 43, 44 ) or runs parallel to this plane. The two prism systems P1 and P2 form the first subsystem, the two prism systems P3 and P4 the second subsystem. For reasons of clarity, the diaphragm arrangement required between the two subsystems is not shown. The two prism systems P1 and P2 divide the stereoscopic partial beam paths ( 41, 42 ) entering from behind into a total of four partial beam paths, two of which are masked out with the aid of the diaphragm arrangement, so that two resulting partial beam paths ( 43, 44 ) pass the second partial system through the exit interfaces ( 45, 46 ) and reach the observer eyes ( 10, 20 ).

Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Systems wird in Fig. 3b perspektivisch dargestellt. Dabei steht die Ebene, die durch die beiden eintretenden Teilstrahlengänge (41, 42) definiert wird, senkrecht zur Ebene, die durch die das optische System verlassenden Teilstrahlengänge (43, 44) festgelegt wird. Die eintretenden Teilstrahlengänge (41, 42) werden ebenfalls in den beiden Prismensystemen P1, P2 des ersten Teilsystems in insgesamt vier Teilstrahlengänge zerlegt. Mit Hilfe der - ebenfalls nicht dargestellten Blendenanordnung - erfolgt wiederum das wahlweise Ausblenden zweier Teilstrahlen. Durch das zweite Teilsystem, gebildet durch die Prismensysteme P3 und P4, gelangen die nicht ausgeblendeten Teilstrahlen durch die Austrittsgrenzflächen (45, 46) zu den Betrachteraugen (10, 20).A second exemplary embodiment of the optical system according to the invention is shown in perspective in FIG. 3b. The plane which is defined by the two incoming partial beam paths ( 41, 42 ) is perpendicular to the plane which is defined by the partial beam paths ( 43, 44 ) leaving the optical system. The incoming partial beam paths ( 41, 42 ) are also broken down into a total of four partial beam paths in the two prism systems P1, P2 of the first partial system. With the aid of the diaphragm arrangement, which is also not shown, two partial beams are optionally masked out. Due to the second subsystem, formed by the prism systems P3 and P4, the partial beams that are not masked pass through the exit boundary surfaces ( 45, 46 ) to the observer eyes ( 10, 20 ).

Anhand der Fig. 4a wird eine geeignete Blendenanordnung für das erfindungsgemäße optische System beschrieben. Dargestellt ist hierbei die Draufsicht auf die Austrittsgrenzflächen des ersten Teilsystems und die entsprechend davor angeordneten beiden Blenden (11, 12). Diese sind jeweils um eine Achse (13, 14) schwenkbar, wobei diese beiden Achsen (13, 14) parallel zu den optischen Achsen der einzelnen Teilstrahlengänge (L1, L2, R1, R2) verlaufen. Die dargestellten Kreise veranschaulichen die Austrittspupillen der vier Teilstrahlengänge (L1, L2, R1, R2) in die die beiden eintretenden stereoskopischen Teilstrahlengänge im ersten Teilsystem aufgeteilt werden. Mit Hilfe der Blende (12) ist es möglich, entweder den Teilstrahlengang R1 oder L2 auszublenden, mit Blende (11) kann wahlweise Teilstrahlengang R2 bzw. L1 ausgeblendet werden. Je nach ausgeblendeter Teilstrahlenkombination resultiert die gewünschte Betrachtungsweise. Die beiden schwenkbaren Blenden (13, 14) können entweder so dimensioniert werden, daß sie sich beim Einschwenken nicht gegenseitig berühren und dann in einer Ebene senkrecht zu den Teilstrahlengängen angeordnet sind. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die beiden Blenden (13, 14) versetzt gegeneinander in zwei Ebenen senkrecht zu den Teilstrahlengängen anzuordnen, um so zu verhindern, daß sie sich beim Einschwenken gegenseitig berühren.A suitable diaphragm arrangement for the optical system according to the invention is described with reference to FIG. 4a. This shows the top view of the exit interfaces of the first subsystem and the two screens ( 11, 12 ) arranged in front of it. These can each be pivoted about an axis ( 13, 14 ), these two axes ( 13, 14 ) running parallel to the optical axes of the individual partial beam paths (L1, L2, R1, R2). The circles shown illustrate the exit pupils of the four partial beam paths (L1, L2, R1, R2) into which the two entering stereoscopic partial beam paths in the first subsystem are divided. With the aid of the diaphragm ( 12 ) it is possible to mask out either the partial beam path R1 or L2, with the diaphragm ( 11 ) it is optionally possible to mask out the partial beam path R2 or L1. Depending on the hidden combination of partial beams, the desired view results. The two swiveling screens ( 13, 14 ) can either be dimensioned so that they do not touch each other when swiveling in and are then arranged in a plane perpendicular to the partial beam paths. Alternatively, however, it is also possible to arrange the two diaphragms ( 13, 14 ) offset from one another in two planes perpendicular to the partial beam paths in order to prevent them from touching one another when pivoting in.

Eine Alternative zu dieser Blendenanordnung wird in Fig. 4b dargestellt. Hier ist in einer Ebene zwischen den beiden Teilsystemen ein Blendenschieber (15) angeordnet, der in dieser Ebene in Richtung des Pfeiles (16) verschiebbar ist. Der Blendenschieber (14) enthält dabei die vier möglichen "Durchlaßkombination" (K1, K2, K3, K4), für die das erste Teilsystem verlassenden Teilstrahlengänge (L1, L2, R1, R2), d. h. bei jeder der vier Durchlaßkombinationen (K1, K2, K3, K4) werden je zwei Teilstrahlengänge ausgeblendet und je zwei zum zweiten Teilsystem bzw. zu den Betrachtungen durchgelassen. Damit ist eine Selektion zwischen verschiedenen Betrachtungsarten realisierbar.An alternative to this diaphragm arrangement is shown in Fig. 4b. Here, a diaphragm slide ( 15 ) is arranged in a plane between the two subsystems, which can be moved in this plane in the direction of the arrow ( 16 ). The diaphragm slide ( 14 ) contains the four possible "pass combination" (K1, K2, K3, K4), for the partial beam paths leaving the first subsystem (L1, L2, R1, R2), ie for each of the four pass combinations (K1, K2 , K3, K4) two partial beam paths are masked out and two are passed through to the second subsystem or to the considerations. This makes it possible to select between different types of observation.

Neben den beiden dargestellten Blendenanordnungen ist jedoch auch der Einsatz geeigneter Alternativen jederzeit möglich, mit deren Hilfe einzelne Teilstrahlengänge wahlweise ausblendbar sind. So könnten Blenden eingesetzt werden, die um eine oder mehrere Achsen senkrecht zu den optischen Achsen der Teilstrahlengänge beweglich sind.In addition to the two aperture arrangements shown, however suitable alternatives can also be used at any time, with the help of which individual partial beam paths can be optionally masked out are. So bezels could be used that around one or more axes perpendicular to the optical axes the partial beam paths are movable.

Bevorzugt geeignet ist das erfindungsgemäße optische System für photogrammetrische Stereo-Auswertegeräte, in denen zwischen Ortho- und Pseudosterobetrachtung, sowie binokularer Betrachtung des linken oder rechten Teilbildes umgeschaltet werden muß. Jedoch ist das erfindungsgemäße optische System auch für andere Anwendungen verwendbar, bei denen zwischen obigen Betrachtungsarten in stereoskopischen Strahlengängen selektiert werden muß.The optical system according to the invention is preferably suitable for photogrammetric stereo evaluation devices in which between Ortho- and pseudo-observation, as well as binocular Viewing of the left or right partial image switched must become. However, the optical system according to the invention can also be used for other applications where between The above types of observation in stereoscopic beam paths must be selected.

Claims

1. Optisches System in stereoskopischen Strahlengängen, bestehend aus mehreren Strahlteilern und Reflektorelementen, die in jeweils in fester Relativposition in den beiden stereoskopischen Strahlengängen angeordnet sind, sowie zugeordneten beweglichen Blenden, mit denen wahlweise Paare von Teilstrahlengängen ausblendbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

- in einem ersten Teilsystem für jeden eintretenden stereokopischen Strahlengang (L, R) je ein Strahlteilerelement (T1, T2) und ein dazu paralleles Reflexionselemente (S1, S2) angeordnet ist, wobei jedes der Paare aus Reflexions- (S1, S2) und Strahlteilerelement (T1, T2) eine Aufteilung der eintretenden stereoskopischen Strahlengänge (L, R) in je ein Paar von Teilstrahlengängen (L1, L2, S1, S2) bewirkt und die beiden Paare von Teilstrahlengängen (L1, L2, S1, S2) in unterschiedlichen Ebenen liegen,
- in einem zweiten, nachgeordneten Teilsystem je ein Reflexionselement (S3, S4) in einem Teilstrahlengang (L2, R2) jedes stereoskopischen Strahlenganges angeordnet ist, die das erste Teilsystem verlassen, wobei das jeweilige Reflexionselement (S3, S4) diesen Teilstrahlengang (L2, R2) in Richtung eines Teilstrahlenganges (L1, L2) des anderen stereokopischen Strahlenganges in der anderen Ebene umlenkt, wo jeweils parallel zum umlenkenden Reflexionselement (S3, S4) ein Strahlteilerelement (T3, T4) angeordnet ist, das entweder den umgelenkten Teilstrahlengang (L2, R2) oder den nicht-umgelenkten Teilstrahlengang (L1, R1) des anderen stereoskopischen Strahlenganges in die Richtung einer Austrittspupille des zweiten Teilsystems umlenkt,
- zwischen den beiden Teilsystemen eine Blendenanordnung vorgesehen ist, mit der Paare von Teilstrahlengängen in unterschiedlichen Ebenen wahlweise ausblendbar sind.

1. Optical system in stereoscopic beam paths, consisting of several beam splitters and reflector elements, which are each arranged in a fixed relative position in the two stereoscopic beam paths, and associated movable diaphragms, with which pairs of partial beam paths can optionally be masked out, characterized in that

- A beam splitter element (T1, T2) and a parallel reflection element (S1, S2) is arranged in a first subsystem for each incoming stereocopic beam path (L, R), each of the pairs of reflection (S1, S2) and beam splitter element (T1, T2) divides the incoming stereoscopic beam paths (L, R) into a pair of partial beam paths (L1, L2, S1, S2) and the two pairs of partial beam paths (L1, L2, S1, S2) in different planes lie,
- In a second, subordinate subsystem, one reflection element (S3, S4) is arranged in a partial beam path (L2, R2) of each stereoscopic beam path, leaving the first subsystem, the respective reflection element (S3, S4) this partial beam path (L2, R2 ) deflects in the direction of a partial beam path (L1, L2) of the other stereocopic beam path in the other plane, where a beam splitter element (T3, T4) is arranged in each case parallel to the deflecting reflection element (S3, S4), which element either deflects the deflected partial beam path (L2, R2 ) or deflects the non-deflected partial beam path (L1, R1) of the other stereoscopic beam path in the direction of an exit pupil of the second subsystem,
- A diaphragm arrangement is provided between the two subsystems, with which pairs of partial beam paths in different planes can be optionally masked out.

2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teilsystem aus zwei Prismensystemen (P1, P2) besteht, die jeweils als Rhomboid-Prisma (31) mit aufgekittetem Halbwürfel-Prisma (32) ausgeführt sind, wobei die Grenzfläche (33) zwischen den beiden Prismen als Strahlteiler- und die dazu parallele Grenzfläche (34) des Rhomboid-Prismas (31) als Reflexionselement dient (Fig. 2).2. Optical system according to claim 1, characterized in that the first subsystem consists of two prism systems (P1, P2), each of which is designed as a rhomboid prism ( 31 ) with cemented-on half-cube prism ( 32 ), the interface ( 33 ) between the two prisms as a beam splitter and the parallel interface ( 34 ) of the rhomboid prism ( 31 ) serves as a reflection element ( Fig. 2).

3. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Prismensysteme (P1, P2) des ersten Teilsystemes derart nebeneinander in den stereoskopischen Strahlengängen angeordnet sind, daß die optischen Achsen der stereoskopischen Strahlengänge jeweils senkrecht auf den Eintritts- und Austrittsgrenzflächen der einzelnen Prismensysteme (P1, P2) stehen (Fig. 3a, 3b).3. Optical system according to claim 2, characterized in that the two prism systems (P1, P2) of the first subsystem are arranged side by side in the stereoscopic beam paths such that the optical axes of the stereoscopic beam paths are each perpendicular to the entry and exit interfaces of the individual prism systems (P1, P2) stand ( Fig. 3a, 3b).

4. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teilsystem aus zwei Prismensystemen (P3, P4) besteht, die jeweils als Rhomboid-Prisma (31) mit aufgekittetem Halbwürfel-Prisma (32) ausgeführt sind, wobei die Grenzfläche (33) zwischen den beiden Prismen als Strahlteiler- und die dazu parallele Grenzfläche (34) des Rhomboid-Prismas (31) als Reflexionselement dient (Fig. 2).4. Optical system according to claim 1, characterized in that the second subsystem consists of two prism systems (P3, P4), each of which is designed as a rhomboid prism ( 31 ) with cemented half-cube prism ( 32 ), the interface ( 33 ) between the two prisms as a beam splitter and the parallel interface ( 34 ) of the rhomboid prism ( 31 ) serves as a reflection element ( Fig. 2).

5. Optisches System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Prismensysteme (P1, P2) des zweiten Teilsystemes derart nebeneinander in den stereoskopischen Strahlengängen angeordnet sind, daß die optischen Achsen der stereoskopischen Strahlengänge jeweils senkrecht auf den Eintritts- und Austrittsgrenzflächen der einzelnen Prismensysteme (P3, P4) stehen (Fig. 3a, 3b).5. Optical system according to claim 4, characterized in that the two prism systems (P1, P2) of the second subsystem are arranged side by side in the stereoscopic beam paths such that the optical axes of the stereoscopic beam paths are each perpendicular to the entrance and exit interfaces of the individual prism systems (P3, P4) stand ( Fig. 3a, 3b).

6. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder mehreren Ebenen zwischen den beiden Teilsystemen mindestens zwei Blenden (B1, B2, B3, B4 /11, 12) vorgesehen sind, die um eine oder mehrere Achsen (13, 14), die parallel zu den optischen Achsen der stereoskopischen Strahlengänge verlaufen, drehbar beweglich sind, wobei mit Hilfe jeder Blende (B1, B2, B3, B4/ 11, 12) wahlweise mindestens einer der aus dem ersten Teilsystem austretenden Teilstrahlengänge ausblendbar ist (Fig. 4a).6. Optical system according to claim 1, characterized in that at least two diaphragms (B1, B2, B3, B4 / 11, 12 ) are provided in one or more levels between the two subsystems, which around one or more axes ( 13, 14th ), which run parallel to the optical axes of the stereoscopic beam paths, are rotatably movable, with the aid of each aperture (B1, B2, B3, B4 / 11, 12 ) optionally at least one of the partial beam paths emerging from the first subsystem can be masked out ( FIG. 4a).

7. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene zwischen den beiden Teilsystemen ein Blendenschieber (15) angeordnet ist, der in dieser Ebene (E3) beweglich ist, und alle möglichen Zweier- Durchlaß-Kombinationen (K1, K2, K3, K4) aufweist, um wahlweise zwei der vier Teilstrahlengänge, die das erste Teilsystem verlassen, auszublenden (Fig. 4b).7. Optical system according to claim 1, characterized in that a diaphragm slide ( 15 ) is arranged in a plane between the two subsystems, which is movable in this plane (E3), and all possible two-pass combinations (K1, K2, K3, K4) in order to optionally hide two of the four partial beam paths that leave the first partial system ( FIG. 4b).

8. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene zwischen den beiden Teilsystemen mindestens zwei Blenden vorgesehen sind, die um eine oder mehrere Achsen senkrecht zu den optischen Achsen der Teilstrahlengänge beweglich sind, wobei mit Hilfe jeder Blende wahlweise mindestens einer der aus dem ersten Teilsystem austretenden Teilstrahlengänge ausblendbar ist.8. Optical system according to claim 1, characterized in that that in a plane between the two subsystems at least two diaphragms are provided, one or several axes perpendicular to the optical axes of the Partial beam paths are movable, with the help of everyone Aperture optionally at least one of the first Subsystem exiting partial beam paths can be hidden is.

9. Optisches System nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismensysteme (P1, P2, P3, P4) derart angeordnet sind, daß der Abstand zwischen den optischen Achsen der beiden stereoskopischen Teilstrahlengänge dem 1,4fachen Durchmesser eines Teilstrahlenganges entspricht.9. Optical system according to at least one of claims 1-8, characterized in that the prism systems (P1, P2, P3, P4) are arranged such that the distance between the optical axes of the two stereoscopic partial beam paths 1.4 times the diameter of a partial beam path corresponds.

10. Optisches System nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem photogrammetrischen Stereoauswertegerät zur Umschaltung zwischen verschiedenen Betrachtungsmodi bei der Auswertung von Stereo-Bildpaaren.10. Optical system according to at least one of claims 1-8, characterized by use in a photogrammetric Stereo evaluation device for switching between different viewing modes when evaluating Stereo image pairs.