CH619791A5

CH619791A5 - Optical device

Info

Publication number: CH619791A5
Application number: CH16978A
Authority: CH
Inventors: Robin John Freeman
Original assignee: Vision Eng
Priority date: 1977-01-20
Filing date: 1978-01-09
Publication date: 1980-10-15
Also published as: CA1098352A; FR2378293A1; FR2378293B3; GB1586701A; DE2801262C2; JPS5393024A; SE7714278L; SE425579B; DE2801262A1

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System zum Betrachten eines Objektes, bestehend aus optischen Mitteln, welche so angeordnet sind, dass sie in einer Brennebene ein vergrössertes Bild des Objektes liefern, einer im wesentlichen ebenen Vorrichtung zum Erzielen einer vergrösserten Ausgangspupille, so welche in oder nahe bei der Brennebene drehbar angeordnet ist, und einem Feldlinsen-System, welches zwischen der ebenen Vorrichtung und der Ausgangspupille angeordnet ist und Licht aus der Vorrichtung erhält. The invention relates to an optical system for viewing an object, consisting of optical means which are arranged in such a way that they provide an enlarged image of the object in a focal plane, an essentially planar device for achieving an enlarged exit pupil, such as that in or near to the focal plane is rotatably arranged, and a field lens system which is arranged between the plane device and the exit pupil and receives light from the device.

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Es ist bekannt, dass die Ausgangspupille eines normalen Mikroskops einen begrenzten Durchmesser hat, so dass sich das Auge des Betrachters in einer genau definierten Lage befinden muss. Wenn der Kopf quer bewegt wird, geht das Bild verloren. It is known that the exit pupil of a normal microscope has a limited diameter, so that the viewer's eye must be in a precisely defined position. If the head is moved across, the image is lost.

In bekannten Geräten ist das Problem dadurch überwunden 60 worden, dass die übliche Ausgangspupille über bewegliche Elemente zum Erzielen einer vergrösserten Ausgangspupille, die sich an der Bildbrennebene des Instruments befinden, betrachtet wird. In allen bekannten Anordnungen tritt, wenn die beweglichen Elemente stationär sind, keine Pupillenvergrösse- (,5 rung auf und unter dieser Bedingung wird, wenn das Auge des Betrachters mit dieser ortsfesten Pupille koinzident ist, ein volles Feld beobachtet. In known devices, the problem has been overcome 60 by viewing the usual exit pupil via movable elements to achieve an enlarged exit pupil, which are located at the image focal plane of the instrument. In all known arrangements, when the moving elements are stationary, no pupil enlargement occurs, and under this condition, when the viewer's eye is coincident with this fixed pupil, a full field is observed.

In der eigenen Schweizer Patentschrift 507 525 ist ein optisches System beschrieben, das an der Bildbrennebene des optischen Geräts ein bewegliches mehrlinsiges Element enthält, d.h. ein im wesentlichen ebenes Element, das aus einer Vielzahl sehr dünner, kreisförmiger Linsen besteht. Dies unterscheidet sich von den anderen bekannten Vorrichtungen insofern, als mit dem viellinsigen Element in einem statischen Zustand eine vergrösserte Ausgangspupille aufrechterhalten wird, aber ein unvollständiges Feld vom Betrachter beobachtet wird. Drehung dieses Elementes ergibt das Betrachten eines vollständigen Feldes und die Beibehaltung der vergrösserten Pupille. Es ist immer eine Vielzahl von kleinen Linsen im Sichtfeld vorhanden. In the own Swiss patent specification 507 525 an optical system is described which contains a movable multi-lens element at the image focal plane of the optical device, i.e. an essentially flat element consisting of a multitude of very thin, circular lenses. This differs from the other known devices in that with the multi-lens element in a static state an enlarged exit pupil is maintained but an incomplete field is observed by the viewer. Rotation of this element results in viewing a complete field and maintaining the enlarged pupil. There is always a large number of small lenses in the field of view.

Wenn"die kleinen Linsen kreisförmig sind, kann eine gewisse Verschlechterung an der Bildmitte auftreten, die durch ebene Flächenbereiche auf dem Element zwischen den kleinen Linsen verursacht wird. Dies kann in einem stereoskopischen Gerät besonders nachteilig sein. If the small lenses are circular, some deterioration may occur at the center of the image caused by flat areas on the element between the small lenses. This can be particularly disadvantageous in a stereoscopic device.

Die vorstehend genannten Nachteile werden erfindungsge-mäss dadurch vermieden, dass die Vorrichtung zwei etwa parallele Oberflächen aufweist, von denen jede mit nebeneinander liegenden Reihen von Rillen versehen ist, welche im Querschnitt etwa bogenförmig sind, und dass die Rillen der einen Oberfläche rechtwinklig zu den Rillen in der gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet sind. The above-mentioned disadvantages are avoided according to the invention in that the device has two approximately parallel surfaces, each of which is provided with rows of grooves lying next to one another, which are approximately arch-shaped in cross section, and in that the grooves of one surface are perpendicular to the grooves are arranged in the opposite surface.

Das Feldlinsensystem ist im allgemeinen so angeordnet, dass es beim Fehlen der mit Rillen versehenen Vorrichtung eine solche Ausgangspupille erzeugen würde, dass ein volles Feld gesehen würde, wenn das Auge des Betrachters mit dieser Ausgangspupille koinzident wäre. The field lens system is generally arranged so that, in the absence of the grooved device, it would produce such an exit pupil that a full field would be seen if the viewer's eye were coincident with this exit pupil.

Die Wirkung der mit Rillen versehenen Vorrichtung besteht in der Schaffung einer vergrösserten Pupille und zwar sowohl im Ruhezustand als auch während Drehung der Vorrichtung. The effect of the grooved device is to create an enlarged pupil both at rest and while the device is rotating.

Vorzugsweise besteht die mit Rillen versehene Vorrichtung aus zwei flachen Scheiben, von denen jede auf einer Oberfläche mit Rillen versehen ist, wobei die mit Rillen versehenen Oberflächen in Berühung sind und sich in der Brennebene befinden. Jedoch können diese Scheiben in anderer Weise auch geringfügig gekrümmt sein, so dass sie die Feldkrümmung kompensieren, die durch andere Teile des optischen Systems bedingt ist. Preferably, the grooved device consists of two flat disks, each of which is grooved on one surface, the grooved surfaces being in contact and located in the focal plane. However, these disks can also be slightly curved in other ways, so that they compensate for the curvature of the field, which is caused by other parts of the optical system.

Die Rillen können auch so angeordnet sein, dass jede mit Rillen versehene Oberfläche aus einer Vielzahl halbzylindrischer Vorsprünge oder Vertiefungen besteht. In anderer Weise können abwechselnd Vorsprünge und Vertiefungen vorhanden sein, indem die Vorsprünge und Vertiefungen im Querschnitt eine etwa sinusförmige Kurve bilden. In keiner Anordnung sind effektiv ebene Flächenbereiche auf der mit Rillen versehenen Oberfläche vorhanden. Das System kann so ausgebildet sein, dass beide Scheiben transparent sind, oder es kann eine Scheibe transparent sein, während die andere eine reflektierende Oberfläche haben kann. The grooves can also be arranged such that each surface provided with grooves consists of a multiplicity of semi-cylindrical projections or depressions. In another way, protrusions and depressions can be present alternately in that the protrusions and depressions form an approximately sinusoidal curve in cross section. In no arrangement are there effectively flat surface areas on the grooved surface. The system can be designed so that both panes are transparent, or one pane can be transparent while the other can have a reflective surface.

Die Scheiben werden so angeordnet, dass die Rillen in einer Oberfläche senkrecht zu den Rillen in der anderen Oberfläche verlaufen. The disks are arranged so that the grooves in one surface are perpendicular to the grooves in the other surface.

Zu diesem Zweck können die Rillen auf beiden Scheiben parallel verlaufen und durch entsprechende Lage der Scheiben quer zueinander gestellt werden. In bestimmten Fällen ist es aber auch möglich, die Rillen in einer Scheibe konzentrisch und in der anderen Scheibe radial anzuordnen. Im letzten Fall spielt die relative Lage der Scheiben zueinander keine Rolle, da die Rillen in jedem Fall quer zueinander verlaufen. For this purpose, the grooves on both disks can run parallel and can be placed transversely to one another by appropriate positioning of the disks. In certain cases, however, it is also possible to arrange the grooves concentrically in one disk and radially in the other disk. In the latter case, the relative position of the disks to one another is irrelevant, since the grooves are always transverse to one another.

In der Zeichnung wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen: In the drawing, the invention is described using exemplary embodiments. Show it:

Fig. 1 Eine herkömmliche Okularlinse, 1 a conventional eyepiece lens,

Fig. 2 als Schnitt Teile von zwei drehbaren, mit Rillen versehenen Scheiben, 2 as a section parts of two rotatable, grooved disks,

Fig. 3 in schematischer Weise die optische Wirkung eines Teils von einer der Scheiben der Fig. 2, 3 shows schematically the optical effect of a part of one of the disks of FIG. 2,

3 3rd

619 791 619 791

Fig. 4 u. 5 in schematischerWeise reflektierende und übertragende Mikroskope nach der Erfindung, Fig. 4 u. 5 schematically reflecting and transmitting microscopes according to the invention,

Fig. 6 eine Anordnung zum Teilen eines optischen Strahls, 6 shows an arrangement for splitting an optical beam,

Fig. 7 u. 8 in schematischer Weise reflektierende und übertragende stereoskopische Mikroskope nach der Erfindung, und Fig. 7 u. 8 schematically reflecting and transmitting stereoscopic microscopes according to the invention, and

Fig. 9 ein Scheibenpaar mit abgewandelter Rillenanordnung. Fig. 9 is a pair of discs with a modified groove arrangement.

In Fig. 1 erhält ein Okularlinsensystem 10 Licht von der begrenzenden Öffnung 12 eines Objektivs 13 und bildet an einem Brennpunkt 14 eine übliche Ausgangspupille, die in einem System mit hoher Vergrösserung, wie einem Mikroskop, etwa 2 mm Durchmesser oder kleineren Durchmesser hat. Das Auge eines Betrachters, der das Okular direkt verwendet, muss eine solche Lage haben, dass die Pupille des Auges mit der Ausgangspupille bei 14 zusammenfällt. In Fig. 1, an eyepiece lens system 10 receives light from the delimiting opening 12 of an objective 13 and forms a conventional exit pupil at a focal point 14, which has a diameter of approximately 2 mm or smaller in a high-magnification system such as a microscope. The eye of a viewer who uses the eyepiece directly must be in such a position that the pupil of the eye coincides with the exit pupil at 14.

Fig. 2 zeigt Teile der zwei kreisförmigen, flachen Scheiben 16,18, die um eine gemeinsame Achse 20 drehbar sind. Die Oberfläche der Scheibe 16 ist mit Rillen versehen, so dass sie abwechselnd Vorsprünge 22 und Vertiefungen 24 von im wesentlichen teilzylindrischer Form hat und ein Schnitt durch die Oberfläche eine kontinuierliche, angenähert sinusförmige Kurve, wie dargestellt, ist, die typischerweise eine Teilung oder Ganghöhe von weniger als 1 mm hat. Die Scheibe 18 hat identische Rillen, die parallel zu der Ebene der Figur, d.h. senkrecht zu den Rillen in der Scheibe 16, angeordnet sind. Die mit Rillen versehenen Oberflächen sind miteinander in Berührung. FIG. 2 shows parts of the two circular, flat disks 16, 18 which can be rotated about a common axis 20. The surface of the disc 16 is grooved so that it alternately has protrusions 22 and depressions 24 of substantially partially cylindrical shape and a section through the surface is a continuous, approximately sinusoidal curve, as shown, which is typically a pitch or pitch of has less than 1 mm. The disc 18 has identical grooves which are parallel to the plane of the figure, i.e. perpendicular to the grooves in the disc 16 are arranged. The grooved surfaces are in contact with each other.

Fig. 3 veranschaulicht einen teilzylindrischen Vorsprung 22 in der Scheibe 16. Die Bezugsziffer 14 bezeichnet die Position der herkömmlichen Ausgangspupille, die von dem Okularlinsensystem 10 in Fig. 1 gebildet wird. Das Okularlinsensystem bildet ein reelles Bild an der Ebene der Scheibe 16. Der Vorsprung 22 wirkt als eine zylindrische Linse und liefert in der mit dem Bezugszeichen 34 bezeichneten Position ein Bild der üblichen Ausgangspupille bei 14. Licht von dem Bild bei 34 ist an einer vergrösserten Pupille 26 sichtbar, die in der Zeichnungsebene längs einer Linie ausgebreitet ist, wie durch die Doppelpfeile angezeigt ist und eine Breite hat, die mit dem Durchmesser der herkömmlichen Ausgangspupille bei 14 vergleichbar ist. Das Auge 28 eines Betrachters kann in jeder Position längs der Linienpupille 26 ein schmales Strahlenbündel wie das Strahlenbündel 30, mit einer Länge in der Zeichnungsebene aufnehmen, die durch die Öffnung des Auges bestimmt ist. Der Bereich der zylindrischen Oberfläche, auf dem dieses Bild fokussiert ist, ist mit 32 bezeichnet. Wenn sich das Auge längs der Linienpupille 26 bewegt, werden unterschiedliche Strahlenbündel von verschiedenen Teilen der zylindrischen Oberfläche und daher von verschiedenen Teilen des Bildes auf dieser Oberfläche erhalten. Es wird aber in keiner Augenposition möglich sein, die gesamte Fläche des von der zylindrischen Linse 22 erhaltenen Bildes zu betrachten. Ein ähnliches Ergebnis wird erhalten, wenn das Auge ortsfest ist und die Linse 22 parallel zu der Linienpupille 26 bewegt wird. FIG. 3 illustrates a partially cylindrical projection 22 in the disk 16. Reference numeral 14 denotes the position of the conventional exit pupil, which is formed by the eyepiece lens system 10 in FIG. 1. The eyepiece lens system forms a real image on the plane of the disk 16. The projection 22 acts as a cylindrical lens and, in the position denoted by the reference numeral 34, provides an image of the usual exit pupil at 14. Light from the image at 34 is on an enlarged pupil 26 visible, which is spread along a line in the plane of the drawing, as indicated by the double arrows and has a width which is comparable to the diameter of the conventional starting pupil at 14. In any position along the line pupil 26, the eye 28 of an observer can receive a narrow beam of rays like the beam 30 with a length in the plane of the drawing which is determined by the opening of the eye. The area of the cylindrical surface on which this image is focused is designated by 32. As the eye moves along the line pupil 26, different beams are obtained from different parts of the cylindrical surface and therefore from different parts of the image on that surface. However, it will not be possible in any eye position to view the entire surface of the image obtained from the cylindrical lens 22. A similar result is obtained when the eye is stationary and the lens 22 is moved parallel to the line pupil 26.

Wenn eine Feldlinse mit der oben definierten Eigenschaft zwischen die Position 34 und das Auge 28 des Betrachters eingesetzt wird und die Linse 22 eine Linse aus einer Vielzahl zylindrischer Linsen auf der Oberfläche der Scheibe 16 ist, dann würde eine Betrachtung in irgendeiner Position längs der Linienpupille 26 das Ergebnis haben, einen kleinen Teil des auf der Oberfläche jeder zylindrischen Linse fokussierten Bildes zu sehen. Jedoch ist die Pupille 26 nur noch in der Zeichnungsebene vergrössert, so dass auch mit einer Vielzahl zylindrischer Linsen eine Linienpupille noch wesentlich ist. If a field lens with the property defined above is inserted between the position 34 and the viewer's eye 28 and the lens 22 is a lens made of a plurality of cylindrical lenses on the surface of the disk 16, then viewing would be in any position along the line pupil 26 have the result of seeing a small portion of the image focused on the surface of each cylindrical lens. However, the pupil 26 is only enlarged in the plane of the drawing, so that a line pupil is still essential even with a large number of cylindrical lenses.

Wenn jedoch zwei orthogonale Sätze zylindrischer Linsen verwendet werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird die Pupille in zwei orthogonalen Richtungen vergrössert und die insgesamt vergrösserte Pupille hat eine rechteckige Form. Dies liefert jedoch, wie zuvor erklärt wurde, noch ein unvollständiges Feld, weil der Bereich an jeder zylindrischen Linse, von dem ein Bild durch das Auge erhalten wird, noch kleiner als der gesamte Linsenflächenbereich ist. However, when two orthogonal sets of cylindrical lenses are used, as shown in Fig. 2, the pupil is enlarged in two orthogonal directions and the overall enlarged pupil has a rectangular shape. However, as previously explained, this still provides an incomplete field because the area on each cylindrical lens from which an image is obtained by the eye is still smaller than the total lens area.

Wenn die Scheiben 16,18 in Fig. 2 um die Achse 20 in derselben Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht werden, bewegen sich die dem Auge durch elementare Flächenbereiche der Scheiben hindurch sichtbaren Flächenbereiche des Bildes kontinuierlich, so dass bei einer vollen Umdrehung der Scheibe im wesentlichen der volle Feldflächenbereich für einen gewissen Verhältnisanteil der Abtastung sichtbar ist. Wenn die Scheiben schnell genug gedreht werden, ergibt andauernde Betrachtung ein effektiv volles Sichtfeld an der vergrösserten Pupille, das nun infolge der Drehung kreisförmig ist. If the disks 16, 18 in FIG. 2 are rotated about the axis 20 in the same direction and at the same speed, the areas of the image which are visible to the eye through elemental surface areas of the disks move continuously, so that with a full rotation of the disk essentially the full field area is visible for a certain proportion of the scan. If the discs are rotated fast enough, continuous observation will result in an effectively full field of view on the enlarged pupil, which is now circular due to the rotation.

In'Fig. 2 sind beide Scheiben 16,18 transparent und ein zwei solche Scheiben enthaltendes optisches System wird als ein Übertragungssystem bezeichnet. Es ist auch möglich, eine Scheibe transparent zu verwenden, während die andere eine reflektierende Schicht auf der mit Rillen versehenen Oberfläche oder der ebenen Fläche hat. In'Fig. 2, both disks 16, 18 are transparent and an optical system containing two such disks is referred to as a transmission system. It is also possible to use one pane transparently while the other has a reflective layer on the grooved surface or the flat surface.

Die optischen Systeme, die solche Scheibenpaare aufweisen, gehören dann zu dem Reflektionstyp, der in Fig. 4 gezeigt ist. The optical systems comprising such pairs of disks then belong to the type of reflection shown in FIG. 4.

In Fig. 4 verläuft Licht von einem vergrössernden optischen System 36 längs einer optischen Achse 38 durch eine transparente, mit Rillen versehenen Scheibe 42 und wird von einer zweiten mit Rillen versehenen Scheibe 44 reflektiert, die auf der Vorderseite eine versilberte, mit Rillen versehene Oberfläche hat. Das Licht verläuft wiederum durch die Scheibe 42 und ein Feldlinsensystem 48 zu einem Betrachter 50. Die Scheiben können um eine Achse 46 gedreht werden. Das optische System ist so angeordnet, dass ein reelles Bild auf der Berührungsebene der Scheiben fokussiert wird. In Fig. 4, light from an enlarging optical system 36 passes along an optical axis 38 through a transparent, grooved disc 42 and is reflected by a second grooved disc 44, which has a silvered, grooved surface on the front . The light in turn passes through the pane 42 and a field lens system 48 to an observer 50. The pane can be rotated about an axis 46. The optical system is arranged so that a real image is focused on the contact plane of the disks.

Der Betrachter 50 sieht ein vergrössertes Bild, das durch andauernde Betrachtung eine vollständige Feldsicht liefert. Das Bild kann aus einer Vielzahl Kopfstellungen mit Bezug auf das Gerät betrachtet werden, weil die Ausgangspupille vergrössert ist. Beispielsweise kann es in der Grössenordnung von 15,24 cm Durchmesser sein. The viewer 50 sees an enlarged image which provides a complete field view through continuous observation. The image can be viewed from a variety of head positions with respect to the device because the exit pupil is enlarged. For example, it can be on the order of 15.24 cm in diameter.

Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Mikroskops nach der Erfindung. Licht aus einem Objekt 52 verläuft durch ein Objektivlinsensystem 54 zu einer Projektionsokular-linse 56, wird von einem festen, ebenen Spiegel 58 zu einem festen, ebenen Spiel 60 reflektiert und verläuft durch ein Paar drehbare, mit Rillen versehene Scheiben 62,64 und ein Feldlinsensystem 66 zu einem Betrachter 68. Das System ist so eingerichtet, dass ein reelles Bild des Gegenstands an der Berührungsebene des Scheibenpaares 62,64 fokussiert wird. 5 shows a preferred embodiment of a microscope according to the invention. Light from an object 52 passes through an objective lens system 54 to a projection eyepiece lens 56, is reflected by a fixed, level mirror 58 to a fixed, level play 60, and passes through a pair of rotatable, grooved washers 62, 64 and a field lens system 66 to a viewer 68. The system is set up so that a real image of the object is focused on the contact plane of the pair of disks 62, 64.

Die Scheiben 62,64 sind an einer drehbaren, zylindrischen Trommel 70 montiert, die von einer drehbaren, hohlen Welle 74 getragen wird, die von einem Motor (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die Trommel hat eine Mehrzahl Schlitze 72 in ihrer Oberfläche, um den Durchgang von Licht zwischen den Spiegeln 58 und 60 zu erlauben. Der Spiegel 60 wird von einer festen Tragspindel 78 getragen, die durch die drehbare, hohle Welle 74 verläuft. The disks 62, 64 are mounted on a rotatable cylindrical drum 70 which is supported by a rotatable hollow shaft 74 which is driven by a motor (not shown). The drum has a plurality of slots 72 in its surface to allow light to pass between mirrors 58 and 60. The mirror 60 is supported by a fixed support spindle 78 which extends through the rotatable, hollow shaft 74.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 erzeugt eine einzelne vergrösserte Ausgangspupille, die beide Augen erfassen kann. Es ist auch möglich, zwei vergrösserte Ausgangspupillen mit einem durchschnittlichen interpupillaren Abstand dadurch herzustellen, dass die Linsen 54 und 56, d.h. das Gerät unterhalb der Linie A-A in Fig. 5, durch eine Strahlteilungsanordnung ersetzt wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Licht von dem Gegenstand 52 verläuft dann durch ein Objektivlinsensystem 80 zu einem üblichen"Strahteilungskomplex 82, der zwei Teilstrahlen 84,86 liefert, die von entsprechenden ebenen Spiegeln, 88,90 zu zwei Okularprojektionssystemen 92,94 reflektiert werden. Ein Strahl von jedem System 92,94 verläuft dann in den übrigen The embodiment according to FIG. 5 generates a single enlarged exit pupil which can cover both eyes. It is also possible to produce two enlarged starting pupils with an average interpupillary distance by the lenses 54 and 56, i.e. the device below line A-A in Fig. 5 is replaced by a beam splitting arrangement as shown in Fig. 6. Light from object 52 then passes through an objective lens system 80 to a conventional beam splitting complex 82 which provides two partial beams 84, 86 which are reflected by corresponding plane mirrors 88, 90 to two eyepiece projection systems 92, 94. One beam from each system 92 , 94 then runs in the rest

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

.VI .VI

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

f>5 f> 5

619 791 619 791

4 4th

Teil des Geräts, wie in Fig. 5 gezeigt ist und durch die Scheiben 62,64 zu einem Betrachter. Die Schaffung von zwei vergrösserten Ausgangspupillen kann höhere Bildbrillianz ohne wesentlichen Verlust an Kofpbewegungsfreiheit ergeben. Part of the device as shown in Fig. 5 and through the panes 62, 64 to a viewer. The creation of two enlarged starting pupils can result in higher image brilliance without a substantial loss of freedom of movement.

Es ist auch möglich, ein stereoskopisches Bild mit einer vergrösserten Pupille herzustellen. In Fig. 7 verläuft Licht von einem Gegenstand 96 durch ein herkömmliches stereoskopisches Objektivlinsensystem 98 zu einem Spiegelkomplex 100, der genaue Rechts- und Linksseitigkeit in dem endgültigen Bild liefert. Licht verläuft dann durch ein Paar Projektionslinsensysteme 102, welche Bilder des Gegenstands 96 auf der Berührungsebene eines Paares transparenter, mit Rillen versehener Scheiben 104,106 fokussiert, und zwei vergrösserte Ausgangspupillen 108,110 mit durchschnittlichem interpupillarem Abstand nach dem Durchgang durch ein einzelnes Feldlinsensystem .112 herstellt. It is also possible to produce a stereoscopic image with an enlarged pupil. In Fig. 7, light travels from an object 96 through a conventional stereoscopic objective lens system 98 to a mirror complex 100 that provides precise right and left sidedness in the final image. Light then passes through a pair of projection lens systems 102, which focus images of the object 96 at the touch plane of a pair of transparent, grooved discs 104, 106, and two enlarged exit pupils 108, 110 with average interpupillary distance after passing through a single field lens system .112.

Eine Modifizierung des in Fig. 4 gezeigten reflektierenden Systems ist in Fig. 8 dargestellt. Die Modifizierung ermöglicht die Erzeugung einer vergrösserten Ausgangspupille ausreichender Grösse, um ein binokulares Bild zu erzeugen. Identische Teile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Licht von einem Gegenstand 114 verläuft durch ein Objektivlinsensystem 116 und ein Projektionslinsensystem 118 zu einem ebenen Spiegel 120, der Licht durch ein primäres Feldlinsensystem 122 zu den zwei mit Rillen versehenen Scheiben 42,44 reflektiert. A modification of the reflective system shown in FIG. 4 is shown in FIG. 8. The modification enables the generation of an enlarged exit pupil of sufficient size to produce a binocular image. Identical parts are identified by the same reference numbers. Light from an object 114 passes through an objective lens system 116 and a projection lens system 118 to a planar mirror 120, which reflects light through a primary field lens system 122 to the two grooved disks 42, 44.

Licht wird von der Scheibe 44 zurück durch die Linse 122 und durch ein sekundäres Feldlinsensystem 48 zu dem Betrachter 50 reflektiert. Light is reflected from disk 44 back through lens 122 and through a secondary field lens system 48 to viewer 50.

Es ist erforderlich, das zusätzliche System 122 zu verwenden, um die Vergrösserung des Feldlinsensystems zu erhöhen, so dass es seine normalen Anforderungen erfüllen kann, d.h. ein volles Sichtfeld beim Fehlen der mit Rillen versehenen Scheiben liefert. Licht trifft vorzugsweise so nahe wie möglich orthogonal zu den Scheibenoberflächen auf, um Verzerrung zu vermindern, und die geometrischen Beschränkungen dieser Ausführungsform sind derart, dass die Feldlinse 48 nicht ausreichend nahe an den Scheiben angeordnet werden kann, um genügend kurze s Brennweite zur Erfüllung der Bedingungen des Feldlinsensystems zu haben. Daher wird das zusätzliche Linsensystem 122 verwendet. Seine Vergrösserung ist effektiv verdoppelt, weil das Licht zweimal durch dieses System verläuft. It is necessary to use the additional system 122 to increase the magnification of the field lens system so that it can meet its normal requirements, i.e. provides a full field of vision in the absence of the grooved lenses. Light preferably strikes as close as possible orthogonal to the lens surfaces to reduce distortion, and the geometrical limitations of this embodiment are such that the field lens 48 cannot be placed sufficiently close to the lenses to be sufficiently short to meet the conditions of the field lens system. Therefore, the additional lens system 122 is used. Its magnification is effectively doubled because the light passes through this system twice.

Das Gerät in Fig. 8 unterhalb der Linie B-B kann durch die io in Fig. 6 gezeigte Anordnung ersetzt werden, falls zwei vergrösserte Ausgangspupillen erforderlich sind. In einer anderen abgeänderten Ausführungsform können dadurch, dass das Gerät unterhalb der Linie durch die Bauteile 98,100 und 102 der Fig. 7 ersetzt wird, zwei stereoskopische vergrösserte Pupil-15 len vorgesehen werden. The device in Fig. 8 below line B-B can be replaced by the arrangement shown in Fig. 6 if two enlarged exit pupils are required. In another modified embodiment, by replacing the device below the line with the components 98, 100 and 102 of FIG. 7, two stereoscopic enlarged pupils can be provided.

Das abgewandelte Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 9 zeigt ein Scheibenpaar 116 und 118, wobei auf der Scheibe 116 eine Schar konzentrischer Rillen 124 und auf der Scheibe 118 eine Schar radialer Rillen 125 angeordnet sind. Die beiden Scheiben 2(i 116und 118 werden mit den Rillen gegeneinander zusammengelegt und bilden so eine optische Vorrichtung gemäss der Erfindung. Ersichtlicherweise kreuzen dabei die radialen Rillen 125 die konzentrischen Rillen 124 in einem Winkel von 90°. The modified exemplary embodiment according to FIG. 9 shows a pair of disks 116 and 118, a group of concentric grooves 124 being arranged on the disk 116 and a group of radial grooves 125 being arranged on the disk 118. The two disks 2 (116 and 118 are put together with the grooves against one another and thus form an optical device according to the invention. As can be seen, the radial grooves 125 cross the concentric grooves 124 at an angle of 90 °.

Es ist ersichtlich, dass die Anwendung der Erfindung nicht 25 auf Mikroskope beschränkt ist. Es können auch in anderen Formen von optischen Instrumenten vergrösserte Pupillen vorgesehen werden. Mögliche Abänderungen an Geräten nach der Erfindung verwenden anstatt flacher Scheiben geringfügig gekrümmte Scheiben, die so angeordnet werden könnten, dass .To Feldkrümmungseffekten entgegengewirkt wird. Ausserdem ist es nicht wesentlich, dass die Brennebene genau mit der Berührungsebene der zwei mit Rillen versehenen Scheiben zusammenfällt, obgleich dies immer der bevorzugte Zustand ist. It can be seen that the application of the invention is not limited to microscopes. Enlarged pupils can also be provided in other forms of optical instruments. Possible modifications to devices according to the invention use slightly curved panes instead of flat panes, which panes could be arranged in such a way that .To counteract field curvature effects. In addition, it is not essential that the focal plane coincide exactly with the plane of contact of the two grooved disks, although this is always the preferred condition.

5 Blatt Zeichnungen 5 sheets of drawings

Claims

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2nd

PATENT CLAIMS

1. Optical system for viewing an object, consisting of optical means which are arranged such that they provide an enlarged image of the object in a focal plane, a substantially planar device for obtaining an enlarged exit pupil which can be rotated in or near the focal plane and a field lens system, which is arranged between the planar device and the exit pupil and receives light from the device, characterized in that the device has two approximately 1 (1 parallel surfaces (42, 44), each with adjacent rows of grooves (24) are provided, which are approximately arcuate in cross section, and that the grooves of one surface are arranged at right angles to the grooves in the opposite surface.

2. Optical system according to claim 1, characterized in that the grooves run parallel to each other on each of the two parallel surfaces.

3. Optical system according to claim 1, characterized in that the device has two flat disks, each of which is grooved on a surface.

4. Optical system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the grooves are formed such that each grooved surface has a plurality of alternating part-cylindrical recesses and projections.

5. Optical system according to one of claims 1-3,

characterized in that the surfaces form a sinusoidal curve in cross section.

6. Optical system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device has two touching transparent disks.

7. Optical system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device has two contacting disks, one of which is transparent and the other has a reflecting surface.

8. Optical system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the device is provided for stereoscopic viewing.

9. Optical system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the grooves run concentrically on one disc and radially on the other disc.

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