Stereoskopisches Betrachtungsgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein st.ereo- skopisehes Betrachtungsgerät mit zwei par allel zueinander gelagerten optischen Achsen. Es ist wünschenswert, in einem derarti-en Apparat den Abstand der optischen Achsen voneinander veränderlich zu gestalten, ohne dabei den Abstand der zu betrachtenden bild- niässigen Darstellungen ändern zu müssen.
Stereoskope zeichnen sieh in ihrem Auf bau im wesentlichen dadurch aus, dass die Mittelpunkte der zu betrachtenden Darstel lungen, welche auf in Haltern befindlichen durchsichtigen Seheiben aufgebracht sind, in einer Entfernung voneinander liegen, die. der durchschnittlichen pupillaren Entfernung der menschlichen Augen entspricht.
Dieser durch- sehnittliehe interpupillare Abstand erweist sieh jedoch in den meisten Fällen als unge nügend, und die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, diesen, den bisherigen stereoskopischen Geräten noch anhaftenden Fehler zu beseitigen, damit ein und derselbe .Apparat von Benutzern mit verschiedenen interpupillaren Abständen in dem für ihre <U>Augen</U> jeweils günstigen Achsenabstande, und. daher unter Beibehaltung aller dem Apparat innewohnenden Vorteile, in Benutzung ge nommen werden kann.
Das stereoskopische Gerät zum Betrach ten paariger, in Haltern angeordneter stereo skopischer. transparenter Bilder ist. gekenn- zeichnet durch Mittel zum Festhalten eines Bildträgers mit dem Bilderpaar, durch zwei Okulare, durch Führungen für diese Okulare zwecks deren Verstellung für die Anpassung an verschiedene Augenabstände, durch Mittel , zur gleichgrossen seitlichen Verschiebung der Okulare in den Führungen in entgegengesetz ten Richtungen,
durch ein Paar in den Seh achsen zwischen den Okularen und dem Transparent angeordnete Glaskörper mit senk rechten Drehzapfen zu ihrer Abstützung und einer gelenkigen Verbindung zwischen jedem Okular und seinem zugehörigen Glaskörper, welche Gelenkverbindung die Flächen des Glaskörpers bei gleicher Entfernung der Mit telpunkte der Okularlinsen und der Bilder rechtwinklig zur Sehachse hält, das Ganze derart, dass bei gleichgrossen,
jedoch entgegen gesetzten Winkelverdrehungen der Glaskör per die durch dieselben hindurchgehenden Seh achsen unter Beibehaltung ihrer Parallelität während der seitlichen Verschiebung der Okulare ebenfalls verlagert werden.
Dadurch können die von dem Benutzer des Apparates zu betrachtenden stereoskopi schen Bildpaare auf optischem Wege in ihrer eigenen Bildebene ohne Gefahr einer Verzer rung einander genähert. oder voneinander entfernt werden, bis durch optische Einspie lung eine genaue Übereinstimmung der Bild mitten mit den Augen des Betrachters erzielt ist. Hierdurch wird das stereoskopische Sehen in einer Weise vervollkommnet, die in ihrer Wirkung einer Einstellung der Sehachsen des Betrachters auf die genaue Entfernung der Unendlichkeitspunkte des transparenten stereoskopischen Bildpaares entspricht.
Die beiliegenden Zeichnungen veranschau lichen als Ausführungsbeispiel des Erfin dungsgegenstandes einen stereoskopischen Be trachtungsapparat, der nachstehend furz als Stereoskop bezeichnet wird. In diesen Zeichnungen zeigt: Fig. 1 das Stereoskop in Vorderansicht. Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Okular trägers.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Apparat mit einem Teil desselben im Schnitt nach den Linien 3-3 in den Fig. 1 und 5.
Fig. 4 stellt ebenfalls eine Draufsicht dar, jedoch teilweise im Schnitt nach Linie 4--4 der Fig. 1.
Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch eines der Okulare nach Linie 5-5 der Fig. 4. Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung der optischen Einrichtung des Stereoskops.
Das dargestellte Stereoskop ist in seinem wesentlichen Aufbau am besten aus den Fig. 3 und 4 erkennbar. Es besteht äusserlich aus einem zweiteiligen Gehäuse 10, 11, welche bei den Teile in der bei 12 angedeuteten Bild ebene auf geeignete Weise aneinandergefügt sind. Der hintere Teil 10 des Gehäuses ist mit einem Paar rohrförmiger Ansätze 13 aus gestattet, die jeder durch eine Mattglasscheibe 14 nach aussen abgeschlossen sind. Die Ab schlusskante des hintern Gehäuseteils 10 ist entlang der Bildebene 12 teilweise für die Aufnahme des Bildträgers 16 mit den darauf befindlichen durchsichtigen stereoskopischen Darstellungen 17 ausgebildet.
An ihren innern Enden sind die rohrförmigen Ansätze 13 mit Öffnungen 18 versehen, durch welche das durch die Mattscheiben 14 gestreute Licht einer Lichtquelle auf die stereoskopischen Darstellungen 17 gelangt. Der Bildträger 16 wird durch einen in der obern Gehäusewand befindlichen Schlitz 19 ein- und ausgeführt. Die dem Betrachter zugewendete Seite des Bildträgers 16 stützt sieh zum Teil auf den Rand des vordern Gehäuseteils 11 und zum andern Teil gegen eine Führungsplatte 20, welche durch in der Zeichnung nicht dar gestellte Mittel mit einer Anzahl Öffnungen 21 in der Kante des Bildträgers 16 in Verbin dung steht.
In ihrer Mitte ist die Führungs platte 20 mit einem Fla.nseh '222 versehen; der zur Zentrierung eines noch zu beschreibenden festen Teils des Stereoskops durch den Bolzen 23 dient, während die Führungsplatte 20 in einen durch einen Seitenschlitz nach aussen ragenden Hebel in Verbindung steht, der in einem Griff 24 endigt, durch den die Platte um einen geringen Betrag gedreht werden kann.
Die- Führungsplatte 20 ist mit aus der Zeichnung nicht ersichtlichen Erhebungen versehen, welche in die Öffnungen 21 (Fig. 1 i des Bildträgers 16 eingreifen, wodurch die Je weils zu betrachtenden Bildpaare in Leber einstimmung mit den Öffnungen 18 gehalten werden.
Der vordere Gehäuseteil 11. ist mit einem zentralen, vorspringenden Ansatz 25 versehen, in dem sich zwei in waagrechter Richtun; voneinander entfernte Öffnungen 26 befin den. Diese sind oval gestaltet, derart, dass die grossen Durchmesser der Ovale in einer ge meinsamen Waagrechten zusammenfallen, wo bei ihre Mittelpunkte in einer Entfernung voneinander liegen, die der durchschnittlichen interpupilla.ren Entfernung der menschlichen Augen ungefähr entspricht.
In der -litte des Apparates ist der Ansatz 25 mit einer Ein buchtung 27 versehen, durch welche der Apparat auf der 'Vase des Betrachters stabi lisiert und dadurch mit den Mittelpunkten der Öffnungen 26 vor dessen Augen gebracht werden kann. In den Öffnungen 26 befindet sich je ein Okular 28 mit einer Linse 29, deren optische Achse gegen die durchsichtigen Bilder 17 gerichtet ist, wodurch eine Vergrö sserung der auf dem Bildträger 16 enthalte nen Darstellungen 17 erzielt werden kann. Stimmen die optischen Achsen der Linsen 29 mit den Mittellinien der Öffnungen 26 über ein, so ist das Stereoskop für den durch- sclinittlichen menschlichen Augenabstand ein gestellt.
Jedes der beiden Okulare 28 besteht aus einem ausziehbaren zylindrischen Rohr 30, welches in der Bohrung 31 (Fug. 5) eines Füliru.ngsstüekes 32 teleskopisch verschiebbar ist. Die Führungsstücke ihrerseits sind eben falls verschiebbar, und zwar zwischen je einem übern Gleitblech 33 und einem parallel dazu gelagerten untern Gleitblech 34, die auf be- liebi;e Weise in Nuten oder dergleichen des Gehäuseteils 11 befestigt sein können.
Für die seitliche Verstellung der Okulare 28 sind die Führungsstücke 32 mit Schiebekeilen 37 ver sehen, mittels denen sie in Führungsschlitzen 36 der obern Gleitbleche 33 und in Sehlitzen 38 der untern Gleitbleche 34 seitlich verscho ben werden können. Ein Umkehrgelenk dient hierbei zur gleichmässigen, gleichzeitigen und gleiclrgrossen Verschiebung der Führungs stücke 32 in entgegengesetzten Richtungen, wodurch die Okulare bis zur Erzielung eines klaren stereoskopischen Bildes verstellt wer den.
Das Umkehrgelenk besteht in dem dar gestellten Beispiel aus einem doppelarmigen Hebel 40, der sich, vom Betrachter aus ge sehen, in Blickrichtung erstreckt und in der mittleren Verbindungslinie zwischen den bei den Führungsstücken 32 schwenkbar gelagert ist, und aus je einem Lenker 41, der je einen der freien Arme des Hebels 40 mit seinem zugeordneten Schiebekeil verbindet, der zu diesem Zwecke in der Mitte mit einem Loch -12 versehen ist, in welches das umgebogene Ende des Lenkers 41 eingreift.
Zur Erzielung einer einwandfreien Seiten verstellung der Okulare 28 dient folgende Einrichtung: Eine in ihrer Längsrichtung ge riffelte bzw. yezahnte Einstellstange 45 ist oberhalb der Okulare 28 so angeordnet, dass sie seitlich aus dem Gehäuse<B>11</B> herausragt und ausserhalb desselben init einem knopf artigen Griff 46 versehen ist. Diese Einstell stange 45 ist. in fluchtenden Bohrungen 47 der Führungsstücke 32 gelagert, wobei die Bohrungen 47 so angeordnet sind, dass die Zähne der Einstellstange 45 in die Bohrung 31 für die Okularrohre 30 hineinragen.
Seit- lich eines der Führungsstücke 32 ist. die Ein stellstange 45 mit Ausdrehungen versehen, in denen Sprengringe 48 eingelassen sind, die sich auf beiden Seiten eng an das Führungs stück anlegen. Wenn man nun die Einstell stange 45 nach aussen zieht oder nach innen schiebt, so wird das zwischen den Sprengrin gen festgehaltene Führungsstück um den<B>je-</B> weils gleichen Betrag mitgenommen, und diese Bewegung wird gleichzeitig im umgekehrten Sinne durch das Umkehrgelenk 40, 41 auf das andere Führungsstück übertragen.
Um das Okular 28 in der Bohrung 31 fest zuhalten und gleichzeitig die Verstellung der Linse 29 gegenüber den stereoskopischen Bil dern 17 zu ermöglichen, sind die Okularrohre 30 mit einer sich längsweise über dieselben er streckenden Fläche versehen, in welche eine Anzahl Zähne 50 eingeschnitten sind, die mit den Zähnen am Umfang der Einstellstange 45 in Eingriff stehen. Die Zähne 50 erstrecken sich jedoch nicht bis an das Ende des Rohres 30, wodurch erreicht wird, dass das 01Lular nicht ohne vorherige Entfernung der Ein stellstange aus dem Apparat herausgenommen werden kann, da die ungezahnten Enden der gezahnten Fläche die Verdrehung der Ein stellstange über ein bestimmtes Mass hinaus nicht zulassen.
Die Stange 45 dient daher nicht nur zur seitlichen Verstellung der Okulare, sondern auch zur Scharfeinstellung der Bilder 17.
Die obern und untern Gleitbleche 33 bzw. 3-1 stehen in fester Verbindung mit dein mitt leren Stützblock 52, an dem der Bolzen 23 be festigt ist und welcher an seinem untern Teil mit der Naseneinbuchtung 27 ausgestattet ist, die sich bis in das untere Gleitblech 34 fort setzt. Das obere Gleitblech 33 ist. auf dem Stützblock 52 durch Schrauben 54 befestigt und die untere Gleitplatte 34 durch Schrau ben 55 (Fug. 2) an der Unterseite desselben.
Um eine genaue Einstellung der Sehachsen unter Beibehaltung ihrer Parallelität und ohne Verzerrung des Bildes zu erzielen, ist im Innern des Apparates zwischen den Füh rungsblöcken 32 und den Fenstern 18 je ein transparenter Körper 60 angeordnet. Diese Körper 60 bestehen vorzugsweise aus optisch reinem Glas oder einem andern. transparenten Material mit bekanntem Brecliun,:
sindez. Weiterhin sind die Glaskörper von best.inini- ter Dicke mit genau parallelen Vorder- und Rüeldläelien. Bei Einstellung der Linsen auf den durchschnittlichen interpupillaren Ab stand der menschlichen Auen ist. die Lage der Glaskörper 60 im Apparat eine zur Seli- a.ehse genau senkreelite. In diesem Falle nimmt die Sehlinie einen völli,- geraden Ver lauf.
Im Bedarfsfalle kann jedoch nach den Gesetzen der Lichtbreeliung eine Verschie bung der Seliaelise durch winkelförmige Ver- stellungder Glaskörper 60 herbeigeführt wer den.
Zn diesen. Zwecke sind die Glaskörper in Fassuilgen 61 eingebettet, aus denen nach oben ein Stift 6? und nach unten ein gleich- aelisiger Stift 63 liervorrag-t, die beide in der senkrechten Mittelachse des Glaskörpers lie gen.
Der Stift 6'3 ist. in einer öffnung des obern Gleitbleches 33 -ela;,ert und der Stift 63 in einer entsprechenden Öffnung des untern Gleitbleelies 34. Dureb Einfügung einer Zwisehenseheibe 64 wird der erforder liche Abstand zwischen der Fassung 67. und der Platte 31 gewahrt.
Uni nun eine gHeielizeitige und gleich mässige Winkelverstellung der Glaskörper in einander entgegengesetzter R.ielitung in dem Grade zu ermöglichen, wie er durch die seit liche Verseliiebung der Linsen gegeben ist, ist die folgende Einrichtung getroffen:
Die Oku lare ?3 sind mit dem zugeordneten Cllaskör- per 60 bzw. dessen Fassung 61 durch ein Ge lenk verbunden, das aus einer am Okular- halter 3' befestigten Platte 70 besteht lind siele bis über einen Teil der Fassung- 61 ei- 3treekt. In dieser Platte 70 befindet sieh ein in Richtung der Sehachse verlaufender Gabel-
sehlit.z 71, der einen von der Fassung 61 nach oben rasenden Stift. 7? umgreift, der in Rich tung der Drehachse 6? des Glaskörpers, je doch etwas allseits von diesem liegt. Wenn daher das Okular aus seiner mittleren Stel lung seitlich verschoben wird, so wird der edashörper nach folgender Berechnung im Winkel verdreht:
Zur Erzielung einer mathematisch ge- nauen Wirkungsweise des Apparates müssen die Linsen jederzeit. eine Entfernung von <B><I>S</I></B> = ?D voneinander aufweisen, wobei S der Abstand der L nendliehkeitspunkte der stereo skopischen Darstellung bzw.
den durchschnitt lichen interpupillaren Abstand bedeutet, und D den Betrar der seitlichen Verselnebung jeder Linse, und worin
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ist. In dieser Formel bedeutet i die Dicke des Glaskörpers, n, den Breehungsindez und a den Winkel, um den der Glaskörper verstellt wird.
Es hat sieh erwiesen, dass die Verstellung eines Apparate, der diese: Funktion auszu üben imstande ist, zwar möl-lich, jedoch in Apparaten der hier in Betracht kommenden Art praktisch schwer durchführbar ist. Man kann jedoch mit einem weit weniger kompli zierten Mechanismus. der auch , liandlieher und in der Verstellung billiger ist, das ;
e- wünsehte Er-ebnis mit einem sehe- hohen An- näberungswert erreichen, und zwar handelt es sich dabei uni den vorbesehriebenen und in der Zeichnung dargestellten stereoskopischen Apparat. In diesem hier beschriebenen Stei-eo- skop werden die Linsen uni den Betrag <B>8</B><I>=</I> \3D voneinander entfernt,
wobei<I>D</I> eine mit tangens Alpha multiplizierte Konstante darstellt. Als Konstante wurde hierbei die Zahl 0,1690 empirisch ermittelt. Eine die korrekte matlieniatisehe Formel genau wieder gebende Kurve zeigt ein Vergleich finit einer die angenäherte Formel darstellenden Kurve, dass die angenäherte Kurve der genauen Kurve in einem (Ti-ade entsprielit,
in dein die Abweichungen gerins"er sind als die bei der Herstellung, und dem Zusammenbau beider Apparate unvermeidlichen Fehler. Die nach stehende Tabelle gibt diejenigen Werte, nach denen die Kurven ---ezeielinet werden können und aus denen die Grade der gegenseitigen Beziehungen zwischen den Kurven ersichtlich sind.
In dieser Tabelle bedeutet. D-1 die ma thematisch genaue Verstellung und<B>D-2</B> das
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Alpha <SEP> D-1 <SEP> <I>D-2</I> <SEP> Abweichung
<tb> (Grade) <SEP> (mm) <SEP> (mm) <SEP> (mm)
<tb> 10 <SEP> <B>0</B>,770 <SEP> <B>0,757</B> <SEP> 0,013
<tb> 20 <SEP> 1,592 <SEP> 1,562 <SEP> 0,030
<tb> 30 <SEP> 2,527 <SEP> 2,479 <SEP> 0,048
<tb> 40 <SEP> 3,634 <SEP> 3,601 <SEP> 0,033
<tb> 50 <SEP> 4,968 <SEP> 5,115 <SEP> 0,147
<tb> 60 <SEP> 6,608 <SEP> 7,424 <SEP> 0,826 a -- *ilierte Ergebnis, wie es durch die vor- ii ena beschriebene Anordnung erzielt wird.
Diese Zahlen. lassen erkennen, dass die die an genäherte Einrichtung darstellende Kurve derjenigen der mathematisch genauen Appa ratur innerhalb eines Verstellwinkels von 50 sehr nahe kommt. Die Anwendung eines derart grossen Verstellwinkels ist jedoch prak tisch nicht vertretbar, da- in den meisten Apparaten dieser Art die Grösse des Verstell- winkels weniger als 20 beträgt.
In der dar gestellten Einrichtung lässt sieh die nach bei den Richtungen maximal erforderliche Ver stellung bei Verwendung eines etwa 1,27 cm dicken Glaskörpers leicht bewerkstelligen, wenn man die senkrechten Kanten der Fas sun, 61 abschrägt, wie dies durch die schrä gen Kanten 73 in Fig. 6 schematisch ange deutet ist.
In Fig. 6 ist die Verstellung der Seli- aclisen bei der vorstehend behandelten Vor richtung schematisch dargestellt. Die voll aus gezogenen Linien stellen die Seha.ehsen bei in Richtung gegeneinander verschobenen Linsen 29 dar, während die punktierten Linien die sich durch Verschiebung der Linsen voneinan der ergebende Lage der Sehachse zeigen.