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.