CH241034A - Mirror prism with constant deflection. - Google Patents

Mirror prism with constant deflection.

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CH241034A
CH241034A CH241034DA CH241034A CH 241034 A CH241034 A CH 241034A CH 241034D A CH241034D A CH 241034DA CH 241034 A CH241034 A CH 241034A
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CH
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prism
mirror
beam path
mirror prism
translucent
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Zeiss Ikon
Original Assignee
Zeiss Ikon Ag
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/144Beam splitting or combining systems operating by reflection only using partially transparent surfaces without spectral selectivity

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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Description

  

  Spiegelprisma mit konstanter Ablenkung.    Die Erfindung bezieht sich auf ein Spie  gelprisma mit konstanter Ablenkung, das in  bezüg auf eine Einblicköffnung so angeord  net ist, dass ein unabgelenkter Strahlengang  und ein abgelenkter Strahlengang in ihm zur  Deckung kommen, ohne dass eine Seitenver  tauschung in einem der Strahlengänge auf  tritt.  



  Es sind Prismen bekannt, bei denen durch  wiederholte Spiegelung eine konstante Ablen  kung des Strahlenganges hervorgerufen wird  und bei denen gleichzeitig eine seitenrichtige  Überdeckung eines zweiten Strahlenganges  vorgenommen werden kann. Diese wird stets  erreicht durch zweimalige, im allgemeinen  geradzahlige, Spiegelung des Strahlenganges,  wobei ein Spiegel lichtdurchlässig verspiegelt  ist und auf diese Weise die Überdeckung  eines zweiten Strahls über den ersten ermög  licht. Bei zwei Spiegelflächen ist der Winkel,  den die Spiegel miteinander bilden, gleich  dem halben Ablenkwinkel. Als Beispiel sei  hier eine Anordnung nach Art des Penta-    Prismas erwähnt, die in Fig. 1 der beiliegen  den Zeichnung gezeigt ist.  



  Das dargestellte Prisma ist ein     Penta-          Prisma    bisheriger Bauart, welches die Strahl  richtung von I nach II um 90  ablenkt.     R#     und     R#    sind die beiden verspiegelten Flächen,  die miteinander einen Winkel von 45  bilden.  Die spiegelnde Fläche     R#    ist lichtdurchlässig  verspiegelt ausgebildet, so dass in gerader  Richtung von III nach I ein Strahlengang  mit dem abgelenkten Strahlengang von     II     nach I zur Deckung gebracht werden kann.

    Durch die zweimalige Spiegelung an     Rl    und       R2    des Strahlenganges von I nach     II    ergibt  sich     einmal    eine konstante Ablenkung unab  hängig von der Lage des Prismas, und zwei  tens eine seitenrichtige Überdeckung mit dem       Strahlengang        I-III.    In Punkt P sei die Pu  pille eines optischen Gerätes oder Auges in  einem endlichen Abstand e von der     Prismen-          fläche.    Für die Grösse des Prismas     ist    mass  gebend, dass der Strahlenkegel nach Reflexion  an     Bx    am Rande von     R,    vorbeigeführt wer-      den muss.

   Bei vorgegebenem Abstand e zwi  schen P und Prismenfläche ist demnach die  Grösse des Prismas eine Funktion des Öff  nungswinkels  . Der eingezeichnete     Strahlen-          lkegel    hat hier einen Öffnungswinkel von  etwa 24  im Medium Luft bezw. etwa 16  in  Glas.

   Man sieht, dass schon bei diesem kleinen       Öffnungswinkel    die     Abmessungen    des     Pris-          mas        unverhältnismässig    gross werden und dass,  wenn der Öffnungswinkel nur wenig grösser  wird, die Pupille P nicht mehr ausserhalb des  Glaskörpers gelegt werden     kann.    Diese Tat  sache wird in vielen Fällen die Verwendungs  möglichkeit dieses Prismas bei grösseren Öff  nungswinkeln ausschliessen.  



  Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil  zu beheben. Das erfindungsgemässe Spiegel  prisma zeichnet sich dadurch aus, dass eine  der spiegelnden Flächen lichtdurchlässig ist.  wobei der abgelenkte Strahlengang diese  Prismenfläche einmal durchsetzt und einmal  an ihr reflektiert wird.  



  Die Fig. 2 bis 5 der Zeichnung zeigen  beispielsweise Ausführungsformen des erfin  dungsgemässen Spiegelprismas.  



  Fig. 2 der Zeichnung zeigt ein Prisma für  denselben Öffnungswinkel   und denselben  Abstand e zwischen der     Einblicköffnung    P  und der Prismenfläche wie Fig. 1. Auch hier  bilden die Spiegel B1 und R2 einen Winkel  miteinander, der halb so gross ist wie der     Ab-          lenkungswinkel.    Die gegenüber dem Prisma  von Fig. 1 ganz wesentlich verkleinerte Bau  grösse wird dadurch erreicht, dass die Fläche  R1 lichtdurchlässig verspiegelt ist, wobei die  von I nach II gehenden Lichtstrahlen einmal  an der Fläche R1 reflektiert werden und ein  mal, nach Reflexion an der Fläche R2 diese  Fläche R1 durchsetzen. Gleichzeitig wird ein  Strahlengang I-III mit dem Strahlengang  I-II zur Deckung gebracht.

   Man sieht, dass  für den Öffnungswinkel   keine so engen  Grenzen wie beim Penta-Prisma vorliegen.  



  Das Spiegelprisma der Erfindung ist  nicht auf rechtwinklige Ablenkung be  schränkt. Fig. 3 zeigt z. B. eine Ausführungs  form für einen kleineren Winkel. II ist die  abgelenkte Richtung und III die direkte    Richtung, die mit II zur Deckung gebracht  wird. Die Öffnung des Strahlenkegels ist in  dieser Abbildung weggelassen worden. Die  Schicht R1 wird von dem Strahlengang I-II  einmal als reflektierendes und einmal als  durchscheinendes Mittel benutzt. Die Spiegel  substanz des Spiegels R1 in der aufgetrage  nen Dicke wird nun ein bestimmtes Refle  xionsvermögen     o,    ein gewisses Absorptions  vermögen a und eine bestimmte Transparenz       #    besitzen.

   Ein Gegenstand mit der     Leucht-          dichte    B in der Richtung II wird aus Rich  tung I betrachtet mit verringerter     Leucht-          dichte    erscheinen. Nach Durchgang durch die  Fläche R, wird<I>B zu</I>     z   <I>. B</I> verringert sein und  nach Reflexion an     Bz    und     R.    wird die       Leuchtdichte    unter Vernachlässigung der Ab  sorptionsverluste im Glas und der Reflexions  verluste an     R.,    auf<I>o</I>     .,r   <I>. B</I> zurückgegangen  sein.

   Der Gegenstand wird also dann am hell  sten     erscheinen,    wenn<I>o .</I>     a    ein     Maximum    ist.  Das Maximum von o     -,c    kann     -wieder    um so  grösser gemacht werden, je kleiner das Ab  sorptionsvermögen der Schicht ist. Für spie  gelnde Flächen werden nun fast ausschliess  lich metallische Substanzen wie Silber, Gold.       Rhodium    und ähnliche Metalle verwendet,  die alle auch in dünner Schicht noch ein star  kes Absorptionsvermögen haben.

   Um dieses  starke Absorptionsvermögen zu vermeiden,  kann in den Fällen, in denen es auf einen be  sonders günstigen     lichttechnischen    Wirkungs  grad des Spiegelprismas ankommt, eine nicht  metallische Spiegelfläche mit wesentlich ge  ringerem Absorptionsvermögen verwendet  werden; z. B. eine Schicht aus     Antimonsulfid     oder Zinksulfid.

   Bei der in     Fig.    4 dargestell  ten Ausführungsform trifft der von P kom  mende mittlere Strahl nach der Reflexion an  der Fläche     R=    die Spiegelschicht R, wieder  an derselben Stelle.     Ausser    dem durchgehen  den Strahlengang wird hier auch noch ein  reflektierender auftreten, der unter Umstän  den     ein    Spiegelbild von P in der Richtung       III    erzeugen kann. In     Fig.    4 ist das Zu  standekommen dieses     Spiegelbildes        P3    über  die Spiegelbilder     P,    und     P"    dargestellt.

   Be  steht nun die Möglichkeit, dass in der Nähe      von P sich eine zusätzliche störende Licht  quelle befindet, wie es beispielsweise der Fall  ist, wenn sich bei P eine Augenmuschel be  findet, so kann das Bild P3 sich störend über  die Bilder aus den Richtungen II und III  lagern und die Brauchbarkeit des Gerätes  stark einengen. Dieser Erscheinung wird da  durch begegnet, dass die beiden Spiegelflä  chen B1 und R2 unter Erhaltung des Winkels  zwischen diesen Flächen so geneigt werden,  wie dies aus UF ig. 5 ersichtlich ist. Wie da  durch das Spiegelbild P3 aus der Mitte des  Gesichtsfeldes herausrückt, ist ebenfalls in  Fig. 5 dargestellt.

   Wie weit die Spiegelflä  chen R1 und R2 geneigt werden müssen, da  mit im Beobachtungsstrahlengange keine sol  chen von der Einblicköffnung herrührenden  störenden     Reflexe    auftreten können, hängt  von der Grösse des verlangten Gesichtsfel  des ab.



  Mirror prism with constant deflection. The invention relates to a mirror prism with constant deflection, which is so angeord net with respect to a viewing opening that an undeflected beam path and a deflected beam path are congruent in it, without a Seitenver exchange occurs in one of the beam paths.



  There are known prisms in which a constant deflection of the beam path is caused by repeated mirroring and in which a laterally correct overlap of a second beam path can be made at the same time. This is always achieved by twice, generally even-numbered, mirroring of the beam path, one mirror being translucent and in this way the overlap of a second beam over the first light made possible. In the case of two mirror surfaces, the angle that the mirrors form with one another is equal to half the deflection angle. As an example, an arrangement like the penta prism is mentioned here, which is shown in Fig. 1 of the accompanying drawings.



  The prism shown is a penta prism of the previous design, which deflects the beam direction from I to II by 90. R # and R # are the two mirrored surfaces that form an angle of 45 with each other. The reflecting surface R # is designed to be translucent and mirrored, so that in a straight direction from III to I a beam path can be brought to coincide with the deflected beam path from II to I.

    The double reflection at Rl and R2 of the beam path from I to II results in a constant deflection regardless of the position of the prism, and secondly, a laterally correct overlap with the beam path I-III. At point P, let the pupil of an optical device or eye be at a finite distance e from the prism surface. The decisive factor for the size of the prism is that the beam cone must be guided past Bx at the edge of R, after reflection.

   For a given distance e between P and the prism surface, the size of the prism is therefore a function of the opening angle. The beam cone shown here has an opening angle of about 24 in the medium of air. about 16 in glass.

   It can be seen that even at this small opening angle the dimensions of the prism become disproportionately large and that if the opening angle is only slightly larger, the pupil P can no longer be placed outside the vitreous body. In many cases, this fact will rule out the possibility of using this prism with larger opening angles.



  The invention aims to remedy this disadvantage. The mirror prism according to the invention is characterized in that one of the reflecting surfaces is translucent. whereby the deflected beam path penetrates this prism surface once and is reflected once on it.



  FIGS. 2 to 5 of the drawings show, for example, embodiments of the mirror prism according to the invention.



  FIG. 2 of the drawing shows a prism for the same opening angle and the same distance e between the viewing opening P and the prism surface as FIG. 1. Here, too, the mirrors B1 and R2 form an angle with one another which is half as large as the deflection angle. The construction size, which is significantly smaller than that of the prism of FIG. 1, is achieved in that the surface R1 is transparently mirrored, the light rays going from I to II being reflected once on the surface R1 and once, after reflection, on the surface R2 enforce this area R1. At the same time, a beam path I-III is made to coincide with the beam path I-II.

   You can see that there are no such narrow limits for the opening angle as with the penta prism.



  The mirror prism of the invention is not limited to right-angled deflection. Fig. 3 shows e.g. B. an execution form for a smaller angle. II is the deflected direction and III is the direct direction that is made to coincide with II. The opening of the cone of rays has been omitted in this figure. The layer R1 is used by the beam path I-II once as a reflective and once as a translucent means. The mirror substance of the mirror R1 in the applied thickness will now have a certain reflectance o, a certain absorption capacity a and a certain transparency #.

   An object with luminance B in direction II will appear with reduced luminance when viewed from direction I. After passing through the surface R, <I> B becomes </I> z <I>. B </I> be reduced and after reflection at Bz and R. the luminance, neglecting the absorption losses in the glass and the reflection losses at R., is reduced to <I> o </I>., R <I>. B </I> have decreased.

   The object will appear brightest when <I> o. </I> a is a maximum. The maximum of o -, c can - again be made larger, the smaller the absorption capacity of the layer. Metallic substances such as silver and gold are now used almost exclusively for reflective surfaces. Rhodium and similar metals are used, all of which have a strong absorption capacity even in thin layers.

   In order to avoid this strong absorption capacity, a non-metallic mirror surface with significantly lower absorption capacity can be used in cases in which a particularly favorable lighting efficiency of the mirror prism is important; z. B. a layer of antimony sulfide or zinc sulfide.

   In the embodiment shown in Fig. 4 dargestell th of P coming middle beam after reflection on the surface R = the mirror layer R, hits again at the same point. In addition to going through the beam path, a reflective one will also occur here, which can generate a mirror image of P in the direction III under certain circumstances. In Fig. 4, the came about is this mirror image P3 on the mirror images P, and P "is shown.

   If there is now the possibility that there is an additional interfering light source in the vicinity of P, as is the case, for example, if there is an eyecup at P, then the image P3 can interfere with the images from directions II and III store and severely restrict the usefulness of the device. This phenomenon is countered by the fact that the two mirror surfaces B1 and R2 are inclined while maintaining the angle between these surfaces, as shown in UF ig. 5 can be seen. The way in which the mirror image P3 moves out of the center of the field of view is also shown in FIG.

   How far the mirror surfaces R1 and R2 must be inclined, since no such disturbing reflections originating from the viewing opening can occur in the observation beam path, depends on the size of the required field of view.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Spiegelprisma mit konstanter Ablenkung, das in bezug auf eine Einblicköffnung so angeordnet ist, dass ein unabgelenkter Strah lengang und ein abgelenkter Strahlengang in ihm zur Deckung kommen, ohne dass eine Seitenvertauschung in einem der Strahlen gänge auftritt, dadurch gekennzeichnet, dass eine der spiegelnden Flächen lichtdurchlässig ist, wobei der abgelenkte Strahlengang diese Prismenfläche einmal durchsetzt und einmal an ihr reflektiert wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Spiegelprisma nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche licht durchlässig verspiegelt ist. 2. PATENT CLAIM Mirror prism with constant deflection, which is arranged in relation to a viewing opening in such a way that an undeflected beam path and a deflected beam path are congruent in it without the side being reversed in one of the beam paths, characterized in that one of the reflective surfaces is translucent, the deflected beam path penetrating this prism surface once and being reflected once on it. SUBClaims 1. Mirror prism according to claim, characterized in that the surface is mirrored so as to be transparent to light. 2. Spiegelprisma nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismenflä- chen so gelegt sind, dass keine im-Prisma ent stehenden, von der Einblicköffnung herrüh renden und von den Spiegelflächen des Pris- mas hervorgerufenen störenden Reflexe im Beobachtungsstrahlengang auftreten. Mirror prism according to patent claim, characterized in that the prism surfaces are placed in such a way that no disturbing reflections arising in the prism, originating from the viewing opening and caused by the mirror surfaces of the prism occur in the observation beam path. 3. Spiegelprisma nach Patentantspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurch lässig verspiegelte Prismenfläche mit einer nichtmetallischen Reflexschicht versehen ist, die ein geringeres Absorptionsvermögen als eine metallische Schicht gleicher Durchlässig keit besitzt. 3. Mirror prism according to patent claim, characterized in that the translucent, mirrored prism surface is provided with a non-metallic reflective layer which has a lower absorption capacity than a metallic layer of the same permeability.
CH241034D 1942-04-15 1943-01-18 Mirror prism with constant deflection. CH241034A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE927296C (en) * 1952-02-20 1955-05-05 Zeiss Carl Fa Double angle prism
DE1059282B (en) * 1953-10-09 1959-06-11 Franz Robert Neubert Single-lens reflex camera with see-through viewfinder

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE927296C (en) * 1952-02-20 1955-05-05 Zeiss Carl Fa Double angle prism
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