DE2458720C2 - Vorrichtung zur Änderung der Neigung des Gegenstandsfeldes oder des Bildfeldes in bezug auf die optische Achse in optischen sammelnden Systemen - Google Patents

Description

— ein Prisma, das das Feld wieder in senkrechte Lage zu der optischen Achse setzt,

— eine plankonvexe Linse, deren sphärische brechende Austrittsfläche auf das Bild zentriert ist, das das Prisma von der Mitte des Gegenstandsfeldes erzeugt

— ein Okular mit im wesentlichen am Eingang ein konvergierendes Gebilde brechender Oberflächen, die auf das Bild der optischen Achse zentriert sind, das vom Prisma erzeugt wird, und

— ein System reflektierender Spiegel, deren Winkel derart zueinander positioniert sind, daß die optische Achse am Ausgang zu der Symmetrieachse des Instruments parallel ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma ein in Luft angeordnetes Glasprisma ist, dessen Spitze auf die Außenseite des Instruments gerichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma ein Luftprisma ist, dessen Spitze auf die Symmetrieachse gerichtet und das in Glas angeordnet ist, wobei das genannte Luftprisma als Eintrittsfläche die Endfläche des Gasblocks, der den beiden Wegen gemeinsam ist, und als Austrittsfläche die ebene Fläche der plankonvexen Linse hat.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie

— einen zwei Wegen gemeinsamen Glasblock mit einerseits im wesentlichen einer ebenen Eintrittsfläche, die zu der Symmetriechse senkrecht ist und die Stelle des Gegenstandsfeldes ist dessen Mitte mit dem Schnittpunkt des Feldes mit der Symmetrieachse zusammenfällt, und mit andererseits in jedem der Wege einer ebenen Austrittsfläche, die zu der Symmetrieaciise geneigt ist enthält

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor-

richtung zur Änderung der Neigung (Kippen) des Gegenstandsfeldes oder des Bildfeldes in bezug auf die optische Achse in optischen sammelnden Systemen.

Die Tatsache, daß in einem optischen System ein z. B. flaches Feld nicht quer zur optischen Achse steht kann die Leistungen eines Systems beträchtlich einschränken. Deshalb kann es beim Entwerfen optischer Geräte, bei denen das Feld eine schräge Lage in bezug auf die optische Achse einnimmt wünschenswert sein, daß dieses Feld senkrecht zu der genannten Achse angeordnet wird.

Ein praktisches Beispiel ist die binokulare Beobachtung von Gegenständen, wobei das Gegenstandsfeld eine symmetrische und zugleich eine schräge Lage in bezug auf jede der Achsen der beiden optischen Wege einnimmt.

Das Umgekehrte kann sich auch ergeben; das Gegenstandsfeld kann senkrecht zu der optischen Achse gerichtet sein und es kann erwünscht sein, daß die Abbildung des Feldes eine schräge Lage in bezug auf die Normale zu der genannten Achse einnimmt.

Im allgemeinen kann sich das Problem ergeben, daß ein Bildfeld vorliegt, das in bezug auf die optische BiIdachse eine schräge Lage einnimmt und zwar auf eine Weise, die von der Weise verschieden ist, in der das Gegenstandsfeld eine schräge Lage in bezug auf die entsprechende optische Achse einnimmt.

Die nachstehenden Überlegungen gehe.i davon aus, daß die Neigung des Feldes, das der Einfachheit halber als flach angenommen wird, durch den Winkel, den die Normale zu der Ebene mit der optischen Achse einschließt, gekennzeichnet ist.

Die Erfindung bezweckt, Mittel zu schaffen, mit deren Hilfe in optischen sammelnden Systemen eine Änderung dieses Winkels erhalten wird, wenn vom Gegen-Standsraum zum Bildraum übergegangen wird, oder umgekehrt. Diese Winkeländerung wird als »kippen de: Feldes« bezeichnet.

Das Phänomen des Kippens des Feldes ist eine allgemeine Erscheinung in der Optik und tritt notwendigerweise bei der bekannten Technik auf, obgleich dies im allgemeinen nicht ausdrücklich erwähnt wird.

So schließt in einem der einfachsten optischen Systeme, das in Fig. 1 dargestellt ist, das Gegenstandsfeld BACeinen Winkel /mit der Normalen π bei A in bezug auf die Achse AA 'in der Zeichnungsebene ein, während die Abbildung B'A 'C desselben einen im allgemeinen von / verschiedenen Winkel /' mit der Normalen n' bei A' in bezug auf dieselbe Achse einschließt. Es ist bekannt daß in erster Annäherung /und /'durch die Beziehung i'=gi verknüpft sind, wobei g die Vergrößerung der Linse L ist, die den konjugierten Punkten A und A' entspricht.
Diese Beziehung zeigt deutlich, daß eine der Größen /

und /' nicht gleich Null sein kann, wenn dies für die andere nicht der Fall ist, es sei denn, daß die Vergrößerung^· gleich Null ist, was die Voraussetzung ergibt, daß, wenn das Feld nicht im Unendlichen liegt, die Stärke des Objektivs unendlich ist

Ein derartiges System ist insbesondere nicht dazu imstande, ein anfänglich schräges Feld quer zu der Normalen/'=0 zu setzen.

Das Erhalten einer gegebenen Neigung /', also einer ebenfalls schrägen Anordnung, macht eine genaue Vergrößerung des Feldes notwendig, was unerwünscht sein kann. Die Folgen wären für jede andere einachsige weniger schematische Optik gleich. Eine derartige Optik bewirkt, außer dem Nachteil, daß von dieser Optik Aberrationen in die Bilderzeugung eingeführt zu werden drohen, nur ein Kippen unter bestimmten, gegebenenfalls störenden Bedingungen, oder bewirkt überhaupt kein Kippen, insbesondere, wenn es sich um den wichtigen Fall der senkrechten Orientierung des Feldes in bezug auf die optische Achse handelt

Unter den anderen optischen Elementen, die eine Feldkippung herbeiführen können, sei das r_;:rahlungsbrechende Prisma erwähnt

Es ist bekannt, strahlungsbrechende Prismen in optischen Vorrichtungen anzuwenden, aber wegen einer anderen Eigenschaft des Prismas, nämlich der, daß die Ablenkung eines Strahlenbündels bewirkt wird. Obgleich Ablenkung und Kippung gleichzeitig auftreten, ist es bemerkenswert, daß nur die Ablenkungserscheinung ausgenutzt wird, während die Kipperscheinung nie ausgenutzt worden ist und unbekannt zu sein scheint obwohl sie bisweilen störend gewesen sein soll. Auch ist es bemerkenswert, festzustellen, daß der Fachmann, der die Nachteile der durch das Prisma herbeigeführten Kippung erfährt und sich ihnen anpaßt im allgemeinen diese Kippung unter sehr besonderen Bedingungen benutzt die in bezug auf die von einem Gegenstandsfeld eingenommene Lage gegenüber dem genannten Prisma besonders störend sind: zum Erhalten eines genau anastigmatisd.on Bildfeldes muß die Ebene des Gegenstandsfeldes durch die brechende Rippe des Prismas gehen.

Diese Bedingung macht es demzufolge erforderlich, die Lage des Prismas in der Praxis mit der des Gegenstandsfeldes zusammenfallen zu lassen, wodurch ein Prisma nicht verwendet werden kann, wenn dieses Zusammenfallen wegen der Art des zu lösenden Problems unmöglich ist. Dies ist z. B. der Fall, wenn das Gegenstandsfeld zwei optischen Systemen gemeinsam sein muß, deren Achsen sich u der Mitte des Feldes treffen; für jede dieser Achsen ist dann die Neigung des Feldes als verschieden vorausgesetzt und das Prisma, das notwendigerweise beiden Systemen gemeinsam sein mußte, wie dies auch für das Feld der Fall ist kann nicht zwei unvereinbare Funktionen erfüllen.

Dies trifft insbesondere für Systeme mit binokularen Beobachtungen vom Lupentyp zu, die von Natur aus zwei symmetrische optische Wege enthalten.

Im Gegensatz zu der bekannten Technik bezieht sich die Erfindung auf das Beherrschen des Kippproblems eines Feldes in der Optik sowie auf Mittel, die diese Kippung durch ihre systematische und beabsichtigte Einführung in optische Instrumente hervorrufen. Die genannten Mittel werden derart entworfen, daß ihre Anwendung nicht auf einige Sonderfälle beschränkt bleibt.

Zu diesem Zweck strikt die Erfindung verschiedene Ziele an. Insbesondere soll eine Feldkippung erzielt werden, ohne daß im übrigen die Vergrößerung des Instruments geändert oder beeinflußt wird. Weiterhin bezweckt die Erfindung, die Kippung derart verlaufen zu lassen, daß es möglich wird, ein anfänglich schräg in bezug auf die optische Achse angeordnetes Feld wieder senkrecht zu dieser Achse zu setzen.

Außerdem, bezweckt die Erfindung, als Mittel zur Feldkippung ein Element zu schaffen, das sich nicht in der Nähe des genannten Feldes zu befinden braucht ίο wodurch es, im Gegensatz zu der genannten bekannten Technik, möglich wird, ein und dasselbe Feld für verschiedene optische Systeme oder optische Wege zu verwenden, die je ein geeignetes kippbares Element enthalten können.

Um diese Zwecke zu erreichen, wird ein strahlungsbrechendes Prisma verwendet Die Erfindung widmet der durch dieses Prisma herbeigeführten Kippung besondere Aufmerksamkeit, wobei sie sich der Ablenkung bedient die unvermeidlich mit der genannten Kippung gepaart ist und die also nicht die einr^e benutzte Eigenschaft ist, die in der bekannten Technik betrachtet wird, sondern welche zusammen mit dem durch die Kippung herbeigeführten Effekt benutzt wird.
Das nach der Erfindung verwendete Prisma kaun eine Brechungszahl aufweisen, die höher oder niedriger als die des Mediums ist in dem es angeordnet ist Es kann insbesondere aus einem Glasprisma in Luft oder umgekehrt aus einem Luftprisma in Glas bestehen.
Das Medium, in dem das Prisma angeordnet ist kann eine Brechungszahl aufweisen, die am Eingang des Prismas anders als an dessen Ausgang ist Obgleich bei allen Theorien und Betrachtungen, die zu der Erfindung geführt haben, von einem flachen Feld ausgegangen wurde, weil das verwendete Prisma selbst keine Feldkrümmung einführt, findet die Erfindung auch Anwendung für Gegenstandsfelder in Form einer gekrümmten Oberfläche, deren Krümmung in dem Bild auf eine Weise erhalten bleibt, die von der Kippung unabhängig ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst daß ein strahlungsbrechendes Prisma mi«, sinem kleinen Spitzenwinkel in der Größenordnung von höchstens '/3 rad vorgesehen ist, wobei die Eintrittspupille im Unendlichen liegt oder sehr weit entfernt ist und der Einfallswinkel des Strahlenbündels im wesentlichen gleich dem Winkel ist der der minimalen Ablenkung entspricht die durch das Prisma herbeigeführt wird.

Das Prisma nach der Erfindung ist z. B. ein Luftprisma in Glas.

Die Erfindung kann bei Vorrichtungen gemäß der bekannten Technik zur Änderung der Feldneigung zu der optischen Achse verwendet werden.

Eine besondere Anwendung der Erfindung betrifft die Vorrichtungen für die binokulare Beobachtung mit zwei verschiedenen optischen Weger., bei denen das Gegenstandsfeld notwendigerweise zu jeder der optischen Achsen verschieden geneigt ist,

Die Erfindung schafft insbesondere einen neuen Typ einer binokularen Lupe.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die durch ein aus einer Linse bestehendes optisches System herbeigeführte Kippung,
F i g. 2 eine bekannte binokulare Lupe,

F i g. 3 eine erste Ausführungsform einer binokularen Lupe nach der Erfindung, und

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform einer binokularen Lupe nach der Erfindung.

Die wesentlichen optischen Eigenschaften des strahlungsbrechenden Prismas, wie Ablenkung, Mindestablenkung, Astigmatismus eines schmalen Lichtbündels, Vergrößerung, Dispersion usw., wurden bereits ausführlich in Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Optik s auseinandergesetzt und beschrieben. In diesen Veröffentlichungen ist jedoch von der Kippung eines Feldes nicht die Rede. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Begriff »Kippung« selten sinnvoll ist, weil das von einem r.trahlungsbrechenden Prisma erzeugte Bild im allgerr.iinen Astigmatismus aufweist und eigentlich nicht mehr von einem einzigen Bildfeld, sondern von zwei Bildfeldern die Rede ist: das sagittate Feld und das meridionale Feld. Weiter weisen diese beiden Felder im allgemeinen nicht mehr die gleiche Krümmung wie das Gegenstandsfeld und nicht die gleiche Neigung zu der gebrochenen Achse auf. so daß Kippung eigentlich ein unbestimmter Begriff und weiter eine Größe ist, die sich als Funktion der Betriebsbedingungen ändert

Die Vorrichtung nach der Erfindung muß ein Bild des Gegenstandsfeldes erzeugen, das an erster Stelle für alle Punkte des Feldes und für einen beliebigen Abstand dieser Punkte von dem Gegenstand nahezu frei von Astigmatismus ist.

Dazu besteht eine erste Maßnahme darin, daß bewirkt wird, daß das Prisma mit einer Eintrittspupille im Unendlichen derart arbeitet, daß die Hauptstrahlen zueinander und somit zu der optischen Achse (die einfach ein besonderer Hauptstrahl ist) parallel sind, wobei der Einfallswinkel der genannten Strahlen andererseits derartig ist, daß dieser der minimalen Ablenkung des genannten Prismas entspricht.

Eine zweite Maßnahme betrifft den Brechungswinkel des Prismas. Diese Maßnahme wird infolge der Tatsache notwendig, daß der Astigmatismusabstand A eines schmalen Lichtbündels, das von einem Prisma für einen Punkt des Feldes gebrochen wird, durch zwei Tenne nach der nachstehenden Gleichung ausgedrückt werden kann:

40

Fx-Ce.

(1)

In dieser Gleichung sind Fund G Funktionen, in denen die Brechungszahlen des Prismas sowie des dieses Prisma umgebenden Mediums und weiter der Einfallswinkel des Bündels auf die Flächen des Prismas vorkommen, während χ und e den Abstand des Gegenstandspunktes von dem Prisma bzw. den Abstand darstellen, den das Bündel in dem Prisma für den genannten Gegenstandspunkt durchläuft

Da das Prisma bei minimaler Ablenkung arbeitet ist F=O für jeden Punkt des Feldes, und der Astigmatismus kann nur von e abhängen. Indem nach der Erfindung ein kleiner brechender Prismawinkel gewählt wird, ist e in jedem Punkt klein, gleich wie das Produkt G ■ e, weil G < 1 ist Es sei also angenommen, daß man für das Prisma Betriebsbedingungen bei einer minimalen Ablenkung mit Astigmatismus 0 für jeden Punkt des Feldes und unabhängig von der Lage des Feldes in bezug auf das Prisma erhalten hat, wobei sich das genannte Feld dann nach der Erfindung in einem beliebigen Abstand von dem genannten Prisma befinden kann.

Man kann, ähnlich den Punkten B, C von F i g. 1 der vorliegenden Anmeldung zwei Gegenstandspunkte herausgreifen, von denen eine Strahlung nach Art einer Kugelwelle ausgeht

Würde es sich anstelle des Prismas um eine planparallele Platte handeln, so würde lediglich hinsichtlich der Achse des von jedem Gegenstandspunkt ausgehenden Bündels eine Parallelversetzung eintreten. Handelt es sich dagegen um ein Prisma mit schwach zueinander geneigten Durchgangsflächen, so treten Phasenverschiebungen zwischen Eintrittsstelle und Austrittsstelle, insbesondere der Randstrahlen eines jeden dieser beiden von den genannten Gegenstandspunkten kommenden Strahlenbündel auf und zwar für jedes dieser beiden Strahlenbündel unterschiedlich. Die Folge ist, daß bei zusätzlicher Verwendung einer Sammellinse oder dergleichen die Verbindungslinie der beiden genannten Gegenstandspunkte zur Systemachse anders geneigt ist als die Verbindungslinie der zugehörigen Bildpunkte. Man hat es somit in der Hand, durch geeignete Bemessung und Lage des Prismas die besprochene Kippung in der gewünschten Weise zu bewerkstelligen.

Ist die Brechungszahl des umgebenden Mediums am Eingang des Prismas von der am Ausgang desselben verschieden, wird die Formel, durch die der Astigmatismus dargestellt ist, dann verwickelter, aber es ergibt sich immer ein bestimmter Einfallswinkel der optischen Achse in bezug auf die Eintrittsfläche des Prismas, für den der Astigmatismus gering und von dem Abstand des Feldes von der Eintrittsfläche unabhängig ist, während außerdem eine Kippung des Feldes auftritt.

Das Kippen nach der Erfindung, das der Einfachheit halber in der vorliegenden Beschreibung nur für flache Felder beschrieben wurde, umfaßt auch gekrümmte Felder. Unter den obenerwähnten Betriebsbedingungen führt das Prisma nämlich in dieser Hinsicht keine Feldkrümmung ein. Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es also, daß ein gekrümmtes Feld kippt, wobei die anfängliche Krümmung des Gegenstandsfeldes erhalten bleibt.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf das Kippen eines Feldes für den Fall, daß die Neigung des genannten Feldes nichi geändert wird.

Nach der Erfindung kann für ein gleiches zu lösendes optisches Problem oder ein gleiches Instrument das Kippen praktisch ohne Beeinträchtigung des Bildes mehrere Male durch wiederholte Durchführung des beschriebenen Verfahrens erfolgen.

Der Vorteil des Kippens eines Feldes in Instrumenten kann darin bestehen, daß das Feld derart wieder in senkrechte Lage in bezug auf die optische Achse gesetzt wird, daß das scheinbare Nutzfeld des Gegenstandes vergrößert wird.

Dies ist z. B. der Fall in den Instrumenten oder Vorrichtungen mit zwei optischen Wegen zur binokularen Beobachtung von Gegenständen, bet denen sich da^c Gegenstandsfeld in einer schrägen Lage in bezug auf jede der optischen Achsen der beiden Wege befindet

Ohne daß dadurch die Erfindung auf die allgemeinen Anwendungen der Vorrichtung, insbesondere der Vorrichtung zur binokularen Beobachtung beschränkt wird, wird nun die Anwendung der Vorrichtung mit einer Lupe vom binokularen Typ beschrieben.

Diese Vorrichtung ist im Schnitt längs einer ihrer Symmetrieebenen in Fig.2 dargestellt Die Gegenstandsebene befindet sich auf der ebenen Oberfläche einer plankonvexen Linse 31. Sie ist in dem Krümmungsmittelpunkt O der zweiten Fläche der genannten Linse zentriert deren Dicke z. B. gleich dem Radius der sphärischen brechenden Fläche 30 ist, die sie begrenzt ^"stellt die Symmetrieachse des Systems dar, die durch O geht Auf jeder Seite dieser Achse befindet sich eine konvergierende brechende Fläche 32 bzw. 32j, deren optische Achse 33 bzw. 33i durch die Mitte O des Ge-

genstandes geht, wobei die optischen Achsen mit der Achse -J einen Winkel γ einschließen. Nach Durchgang durch diese brechende Oberfläche pflanzt sich jedes der beiden Strahlungsbündel 33 und 33, in den Glasblöcken 37 bzw. 37] fort. Die Bündel werden zweimal an den Flächen 34 und 35 bzw. 34, und 351 reflektiert und fallen über die Austrittsfläche 36 bzw. 36i auf das entsprechen«^ Auge ein. Die Stärke der brechenden Oberfläche ist derartig, daß für jeden optischen Weg der Gegenstandsbrennpunkt der Kombination mit der Mitte O des Gegenstandes zusammenfällt.

Das System enthält also für jedes Auge außer Spiegeln zwei dicke plankonvexe Linsen, die einander gegenüber angeordnet und durch einen kleinen Luftspalt voneinander getrennt sind, wobei eine dieser beiden Linsen den zwei Lichtwegen des Systems gemeinsam ist.

Ein derartiges System besitzt zwei optische Achsen, die in bezug aufeinander eine schräge Lage und beide in bezug auf das Gegenstandsfeld eine schräge Lage einnehmen. Um zu vermeiden, daß ein rechteckiges Gegenstandsfeld wegen seiner Neigung in bezug auf die optische Achse jedes Weges als ein trapezförmiges Feld beobachtet wird, ist es notwendig und genügend, daß die Eintrittspupille im Unendlichen liegt. Eine erste Maßnahme nach der Erfindung besteht also darin, daß die Ausgangspupille, die durch die Pupille des Auges gebildet wird, praktisch im Bildbrennpunkt der Kombination für jeden dar Wege angeordnet wird.

Andererseits befindet sich ein Punkt des Gegenstandes, wie B, der in einem Abstand y von der Mitte O liegt, vor oder hinter der Gegenstandsbrennebene, je nachdem, ob das System für das linke oder das rechte Auge betrachtet wird. Indem dieser Abstandsunterschied von demselben Punkt des Feldes, der von jedem Auge verschieden beobachtet wird, auf einen höchstzulässigen Wert, z. B. 0,5 Diopter, beschränkt wird, kann das Gegcnsiaiiusfeiu und das entsprechende Winkelfeld bestimmt werden. Das Gegenstandsfeld wird gegeben durch: 2jw, wobei y_mlx der Abstand zwischen dem äußersten Punkt B, der noch gut abgebildet werden kann, und dem Punkt O ist. Das Winkelfeld wird gegeben durch zweimal den maximalen Sichtwinkel tx, der mit JW verknüpft ist durch:

tan a =

45

50

wobei /die Brennweite des Systems ist
Nach Berechnung wird gefunden:

tan a =

mit /in mm, wobei n\ die Brechungszahl des Glases der Halbkugel 31 darstellt

Bei einer Brennweite von z.B. /=30mm kann das Gesamtwinkelfeld lsi einen Wert von 25° nicht übersteigen.

Durch die erfmdungsgemäße Maßnahme wird diese Grenze des Scheinfeldes überschritten und auf Werte in der Größenordnung von 40° gebracht

Um dies zu erreichen, wird in jedem der optischen Wege ein strahlungsbrechendes Prisma mit günstigen Eigenschaften für das Kippen eines Feldes angeordnet das unter den für den Betrieb der Vorrichtung nach der Erfindung erforderlichen Bedingungen benutzt wird Die Brechungszahl des Prismas kann kleiner oder größer als die Brechungszahl des umgebenden optischen Mediums sein, in dem das Prisma angeordnet ist, und es kann sich z. B. um ein in Glas angeordneten Luftprisma oder um ein in Luft angeordnetes Glasprisma handeln.

Aus Gründen in bezug auf Anastigmatismus wird der Winkel des Prismas klein, z. B. kleiner als V₃ rad gewählt (siehe Formel 1), um jede Freiheit in bezug auf die Lage des Gegenstandes gegenüber der Eintrittsfläche des Prismas beizubehalten, wobei die Eintrittspupille des Instruments ins Unendliche verschoben wird, während der Einfallswinkel auf die Eintrittsfläche nahezu dem der Mindestablenkung des Prismas entspricht.

Dann tritt in jedem optischen Weg durch Brechung am Prisma eine Kippung des flachen Gegenstandsfeldes in bezug auf die optische Achse auf, wobei der Sinn dieser Kippung dem der Ablenkung des Bündels und der optischen Achse entgegengesetzt ist, wobei die Ablenkungen durch das genannte Prisma herbeigeführt werden. Durch passende Wahl des Spitzenwinkels des Prismas ist es möglich, dafür zu sorgen, daß die Abbildung des Gegenstandsfeldes nach Brechung im Prisma senkrecht zur optischen Achse gerichtet ist. Da diese Kippung des Feldes und diese senkrechte Anordnung in jedem optischen Wege auftreten, ist die Anpassung, die zur Beobachtung eines von der Mitte des Feldes entfernten Gegenstandspunkts notwendig ist, für jedes Auge dieselbe, was zur Folge hat, daß die binokulare Beobachtung nicht mehr gestört wird und das Sehfeld vergrößert werden kann.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung nach diesem Prinzip ist in F i g. 3 in einem Schnitt durch eine der Symmetrieebenen des Systems dargestellt.

Es wird ein Luftprisma verwendet. Σ stellt, wie in F i g. 2, die Symmetrieachse des Systems dar, das zwei optische Wege besitzt In dieser Figur werden die Elemente des rechten Weges, mit Ausnahme des Indexes 1, mit den gleichen Bezugsziffern wie die entsprechenden Elemente des linken Weges bezeichnet. Wegen der Symmetrie des Systems sind der Einfachheit halber nur die Elemente des den beiden Wegen gemeinsamen Teiles und die des linken Weges genannt und beschrieben. Das System wird durch einen Glasblock 40 gebildet, der den beiden optischen Wegen gemeinsam ist und der mit einer ebenen Fläche 41 und zwei anderen ebenen Flächen 42 und 42i versehen ist, die bei R eine gemeinsame brechende Rippe aufweisen. Das Gegenstandsfeld der Vorrichtung befindet sich in der ebenen Fläche 41. Dieses Feld BOC ist im Punkt O zentriert, der der den beiden optischen Wegen gemeinsame Gegenstandspunkt ist 43 bezeichnet die optische Achse, die einen W^:nkel γ mit Σ einschließt 44 und 45 bezeichnen Strahlen, die von B und C herrühren und zur optischen Achse 43 parallel sind. Diese optische Achse und diese Strahlen werden über einen Winkel Δ von dem Luftprisma 39 mit einem Brechungswinkel A gedreht Dieses Luftprisma besteht aus den beiden ebenen Flächen 42 und 46, wobei 46 eine Fläche des Glasblocks 47 mit der gleichen Brechungszahl wie der Block 40 ist, von dem eine Rippe bei R praktisch mit der Rippe des Glasblocks 40 zusammenfällt Bei einer vorgegebenen Brennweite des Systems ermöglicht der Glasblock 40 es, eine Neigung γ des Gegenstandsfeldes zu erhalten, die umso kleiner in bezug auf die optische Achse jedes Weges und somit umso leichter mit dem prismatischen Element 39 korrigierbar ist, je höher die Brechungszahl dieses Blockes ist

Das Gegenstandsfeld BOC in dem Gegenstandsraum weist eine Neigung zur optischen Achse 43 auf. Bei der Brechung im Luftprisma 39 gelangt dieses Gegen-

Standsfeld durch Kippen als B'O'C, das eine Abbildung von BOC ist, in eine senkrechte Lage in bezug auf die optische Bildachüe 48 und die Fortsetzung der gebrochenen Strahlen 49 und SC, weil unter Berücksichtigung der Brechungszahl n, des Glases der Blöcke 40 und 47 der Winkel A des. Prismas 39 derart gewählt ist, daß die genannte Kippung gleich der Neigung der optischen Achse zu -Jist

Der Punkt O', der die Abbildung der Mitte O des Gegenstandsfeldes nach Brechung durch das Prisma ist, ist als Krümmungsmittelpunkt der brechenden Oberfläche 51 gewählt, die den Glasblock 47 begrenzt. Der optische Weg enthält außerdem einen Glasblock 52, der dem Block 37 der F i g. 2 analog ist. Die konvexe Eintrittsfläche 53 dieses Blocks ist auf die gebrochene optisehe Achse 48 zentriert, während die Spiegel (z. B. zwei)

54 und 55, die folgen, einen Winkel -y bilden, so daß die optische Achse nach reihentnäuiger Reflexion an jedem der genannten Spiegel zu ^parallel wird. Diese optische Achse konvergiert mit den Strahlen 44 und 45 im Punkt P, der der Bildbrennpunkt des optischen V/eges und die Stelle der Pupille des Auges ist.

Ein derartiges System kann zum Korrigieren der Aberrationen mit Hilfe der üblichen Verfahren durch Verdopplung der brechenden Oberflächen in jedem optischen Wege verwendet werden. So können insbesondere zum Korrigieren chromatischer Aberrationen in jedem Okular die brechenden Oberflächen 56 bzw. 56i angeordnet werden, die z. B. zwei Materialien der gleichen Brechungszahl trennen, aber eine verschiedene Dispersion aufweisen, wobei die neuen brechenden Oberflächen auf ihre jeweiligen Achsen zentriert sind, die von den prismatischen Elementen gebrochen werden.

Um eine geringe Brennweite und ein großes Winkelfeld zu erhalten, wird für das Glas eine hohe Brechungszahl gewählt, was außerdem eine Verkleinerung der Feldkrümmung ermöglicht

Um den vom Prisma eingeführten Astigmatismus auf die einfachste Form zu reduzieren, muß die Kippung mit einem Prisma mit einem kleinen Spitzenwinkel A und einer hohen Brechungszaiil n\ des Glases, in dem es angeordnet ist, erreicht werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist bestimmte Vorteile in bezug auf die Bildschärfe auf:

— die sphärische Aberration ist gering, weil von den beiden brechenden Oberflächen, deren Stärken nahezu gleich sind, die erste aplanatisch ist;

— das Koma ist gering, weil die erste konvergierende brechende Oberfläche aplanatisch ist und die zweite mit einer Pupille arbeitet, die in der Nähe ihres Krümmungsmittelpunktes liegt;

— aus dem letzten Grunde sind ebenfalls der Astigmatismus und die Feldkrümmung gering;

— die Verzerrung infolge der sphärischen Aberration der Pupille bleibt bei einem Feld von 40° sehr gering.

Das System nach dieser Ausführungsform gestattet dank des Luftspaltes, der die beiden kugeligen Oberflächen jedes der optischen Wege trennt, eine Regelung der Einstellung auf den Gegenstand. Eine gleichzeitige Verschiebung der Okulare mit den Spiegeln in Richtung auf die optischen Achsen, die einen Winkel / mit Σ einschließen, ermöglicht es, den zu beobachteten Gegenstand zu defokussieren, damit das Instrument dem Sehvermögen jedes Beobachters, der z. B. kurzsichtig oder weitsichtig ist, angepaßt werden kann, ohne daß eine Winkelverschiebung der beiden Bilder herbeigeführt wird, deren Mitten sogar während der Regelung in einer festen Richtung gesehen werden.

Übrigens kann der gegenseitige Abstand der Pupillen dadurch vergrößert werden, daß die genannten Okulare um die Punkte O' bzw. O\ über einen kleinen Winkel von z.B. weniger als 3°, gedreht werden, wobei der Winkel aber genügend groß sein muß, um diesen gegenseitigen Abstand um 10 mm zu ändern. Diese Regelung führt aufs neue eine Neigung des Feldes zu den optischen Achsen ein, die aber derart gering ist, daß die binokulare Beobachtung dadurch nicht beeinträchtigt wird. Man wird auch dazu gezwungen, die Augenachsen in einem endlichen Abstand konvergieren zu lassen, aber dieser Abstand ist größer als 1,3 m, was also nicht störend ist.

Bei einer Abwandlung dieser Ausführungsform wird da» Lüiipristiiä durch ein Prisma aus einem anderen Material mit einer die des Glases der Blöcke 40 und 47 erheblich unterschreitenden Brechungszahl ersetzt, wobei das Glas unter Berücksichtigung der Brechungszahl des das Prisma bildenden Materials gewählt wird.

Nach einer Abwandlung dieser Ausführungsform weist das Glas des Blockes 40 eine Brechungszahl auf, die von der des Glases des Blocks 47 verschieden ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Glasprisma in Luft zur Herbeiführung der Kippung des Gegenstandsfeldes verwendet wird, ist im Schnitt in F i g. 4 dargestellt. Wie das vorhergehende System enthält dieses System zwei zu Σ symmetrische optische Wege. Wie in F i g. 3 wird nur der linke Weg der Vorrichtung beschrieben. Auch sind die denen der F i g. 3 entsprechenden Elemente in Fig.4 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

F i g. 4 zeigt wieder den Block 40 der F i g. 3, gleich wie den Block 47, der nun keine gemeinsame Rippe mit 40 mehr aufweist. Zwischen den Blöcken 40 und 47 ist ein Glasprisma 60 in Luft angeordnet, wobei der Spitzenwinkel dieses Prismas außerhalb der Vorrichtung liegt.

Wegen der Lage dieses Prismas 60 und der Tatsache, daß es aus Glas besteht und in Luft angeordnet ist, führt es eine Ablenkung des Bündels und eine Kippung des Gegenstandsfeldes herbei, beide in gleichem Sinne wie in der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Der Glasbiock 40 ist z. B. derart angeordnet, daß die optische Achse 43 zur Austrittsfläche 42 dieses Blocks senkrecht ist

Andererseits arbeitet das Prisma 60 in der Nähe der Mindestablenkung für die Richtung der optischen Achse 43 und die der Strahlen 44 und 45. Zugleich treten eine Winkelablenkung Δ der optischen Achse 43 und eine Kippung des Gegenstandsfeldes BOC entgegengesetzter Richtung auf, derart, daß das Bild B'O'C des genannten Gegenstandsfeldes und das Bild 48 der optischen Achse nach Brechung in dem Prisma 60 einen geraden Winkel miteinander einschließen.

Auf der Austrittsseite des Prismas ist der Block 47 ein konvergierendes optisches System, das aus mindestens einer Linse besteht, deren optische Achse mit der optischen Achse 48 des Systems zusammenfällt

Das System enthält außerdem die Okulare 52 und 52|, die bereits in der ersten Ausführungsform beschrieben »jnd auf gleiche Weise in bezug auf die ihnen vorangehenden Elemente positioniert sind.

Das System nach dieser zweiten Ausführungsform weist die gleichen Vorteile in bezug auf die Bildgüte auf

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	und kann mit den gleichen Verbesserungen in bezug auf
>	die Einstellung als Funktion der Eigenschaften der Au
	gen des Gehrauchers dieses Systems versehen werden.
	Eine dritte Ausführungsform wird von der vorherge
	henden Ausführungsform dadurch abgeleitet, daß der	10
	Glasblock 40 nach F i g. 4 weggelassen wird. Die Funk
	tion dieses Blocks ist oben bereits angegeben. Das Weg
	lassen kann in Erwägung gezogen werden, aber dann
	wird es notwendig, den Winkel γ und somit den Winkel
	A des Glasprismas 60 erheblich zu vergrößern, wenn die	15
	Stärke und das Winkelfeld des Systems erhalten bleiben
	sollen. Die Leistungen dieser Ausführungsform sind in
	bezug auf die Größe des Sehfeldes etwas geringer als
	die der vorhergehenden Ausführungsformen, aber die	20
	letztere Ausführungsform hat den Vorteil, daß minde	25
	stens ein Element, das schwer und umfangreich sein	30
	kann, weggelassen werden kann.	35
	Hierzu 3 Rlatt 7.pirhniincrpn	40
		45
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		55
		60
		65

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Änderung der Neigung (Kippen) des Gegenstandsfeldes oder des Bildfeldes in bezug auf die optische Achse in optischen, sammelnden Systemen, dadurch gekennzeichnet, daß ein strahlungsbrechendes Prisma mit einem kleinen Spitzwinkel in der Größenordnung von höchstens ¹Iz rad vorgesehen iist, wobei die Eintrittspupille im Unendlichen liegt oder sehr weit entfernt ist und der Einfallswinkel des Strahlenbündels im wesentlichen gleich dem Winkel ist der der minimalen Ablenkung entspricht, die durch das Prisma herbeigeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungszahl des Prismas niedriger als die des umgebenden Mediums ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dsü die Brecnungszahl des Prismas höher als die des Umgebenden Mediums ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Prisma ein in Glas angeordnetes Luftprisma ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sie zwei optische Wege für binokulare Beobachtung von Gegenständen enthält die auf verschiedene Weise zu der optischen Achse jedes der Wege geneigt sind, und daß in jedem der genannten Wege ein Prisma das Feld in bezug auf die optische Achse wieder ^n senkrechte Lage setzt

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die als eine binokulare Lupe ausgeDildet ist und zwei optische Wege enthält die in bezug -iuf eine Achse zueinander symmetrisch sind, dadurch gekennzeichnet daß sie in der Richtung von dem im Brennpunkt der Vorrichtung angeordneten Gegenstand zu der Abbildung in jedem optischen Wege enthält: