-
Optisches system zum stereoskopischen Sehen
-
dreidimensionaler Objekte Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches
System zum stereoskopischen Sehen eines dreidimensionalen Objektes und insbesondere
auf ein neues optisches system zum stereoskopischen Sehen eines Objektes und eimer
Fokuseinstelleinrichtung, die ein stereoskopisches optisches System verwendet.
-
Das übliche 5tereoskon hat zwei Objektive um eine stereoskopische
Sicht eines dreidimensionalen Objektes zu erhalten.
-
Der Feldstecher hat ebenfalls zwei Cbjektive. Bei diesen bekannten
optischen Systemen wird die stereoskopische Sicht durch Verwendung der Parallaxe
zwischen den zwei Objektiven erhalten, die zwei getrennte optische Achsen haben.
-
Der Erfindung liegt einmal all aufgabe zugrunde, ein optische System
zum stereoskopischen Sehen eines Objektes zu schaffen, welches nur ein Objektiv
aufweist.
-
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gtischeß System
zum Einstellen des Fokusses unter Verwendung einer stereoskopischen Sicht des Objekte
zu erhalten.
-
Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein stereoskopisches
optisches System mit einer Fokuseinstelleinrichtung zu schaffen, mit dem helle Bilder
erhalten werden.
-
Diese Aufgaben werden gemaß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst,
daß ein einzigen Objektiv vorgesehen wird um ein Bild des Objektes zu fokussieren,
wobei das Bild mit wei Augen betrachtet wird. Dementsprechend umfaßt das optische
System ein einziges Objektiv sowie Okulareinrichtungen, um das von dem einzelnen
Objektiv fokussierte Bild mit zwei Augen in vergrößertem Maßstab zu sehen bzw. zu
betrachten. Die Okulareinrichtungen zum Sehen des Bildes mit zwei Augen in vergrößertem
tßstab können in Forg, eines einzigen großen Okular3 ausgeführt sein oder in Form
eines Paares kleiner Okular oder eines einzigen großen konkaven Spiegels. In der
Fokuseinstelleinrichtung ist eine Zielfigur bzw. ein Zielbild in der Nähe des von
dem Objektiv fokussierten Bildes angeordnet, so daß der Betrachter die Stellung
des Ziels oder des Bildes relativ zu der Stellung des Bildea oder des Ziels einstellen
kann.
-
Die Zielfigur ist auf der optischen Achse des Objektivs angeordnet.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
-
Es zeigen: Figuren 1 und 2 in Seitenansichten schematisch das Prinzip
der Erfindung; Figur 3 ein optisches System einer ersten erfindungsgemäßen Ausftihrungsform
und Figuren 4 bis 10 in schemltischen Darstellungen verschiedene andere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wobei Figur 6 eine Seitenansicht des in Figur 5 dargestellten
Systams ist.
-
Im folgenden wird das Prinzip der vorliegenden Erfindung zuerst mit
Bezug auf die Figuren 1 und 2 beschrieben. Die Punkte A, B und C eines dreidimensionalen
nicht dargestellten Objektes werden in Punkten A', B' and C' durch ein Objektiv
1 fokussiert.
-
Hierdurch wird ein dreidimensionales Bild, welches die Punkte A',
B' und C' enthalt, gebildet. Dieses Bild oder besser gesagt Zwischenbild ist ein
wirkliches Bild des Objektes. Wie in Figur 2 gezeigt ist eine ZieZlfigur in Form
eines Fadenkreazes 2 au.>
der optischen Achse des Objektivs 1
nahe dem wirklichen Bild des Objektes angeordnet. Durch Betrachten der Punkte A',
B' und C' und des Zielbildes 2 mit zwei Augen 3 können die relativen Lagen der Punkte
und des Zielbildes festgestellt werden.
-
Indem das Zielbild 2 oder das Objektiv 1 entlang der optischen Achse
des Objektivs 1 bewegt wird kann die Stellung, in der das Ziel 2 und ein Punkt des
Bildes zusammenfallen, festgestellt werden. Auf diese Weise kann eine Fokuseinstellung
des Bildes, das durch das Objektiv 1 fokussiert wird, leicht ausgeftilirt werden.
Wenn die Bewegung des Objektives 1 oder des Zielbildes 2 in Beziehung zu einem Entfernangsmesser
steht, ist es möglich die Entfernung zwischen dem Objekt und dem Objektiv 1 anzugeben.
-
In dem optischen System, wie es in Figur 2 dargestellt ist, ist der
Sehwinkel groß, da die Entfernung zwischen dem Zielbild 2 und dem Auge 3 kurz ist
und dementsprechend ist es schwer das Zielbild 2 und die Bildpunkte A', B' und C'
zu sehen.
-
Daher ist vorzugsweise eilr Okular 4 3wischen den Augen 3 und dem
Zielbild 2 vorgesehen, wie in Figur 3 dargestellt. Das Okular 4 ist eine Sommellinse,
um den Sehwinkel zu vermindern und die Beobachtung der Bildpunkte zu erleichtern.
Bei der Ausftllirungsform gemäß Figur 3 ist eine achromatische Linse als Okular
4 verwendet, die einen Durchmesser aufweist, der groß genug ist um beide Augen 3
abzudecken.
-
Da eine achromatische Linse teuer ist kann sie durch einen konkaven
Spiegel 6wie in figur 4 dargestellt ersetzt werden.
-
In der AusflLhrungsform gemäß Figur 4 ist ein halb-durchsichtiger
Spiegel 5 zwischen dem konkaven Spiegel 6 und den Augen 3 angeordnet, um das Licht
von dem Objektiv 1 zu dem konkaven Spiegel 6 zu reflektieren und das Licht von dem
konkaven Spiegel 6 zu den Augen 3 durchzulassen. Bei dieser Ausführungsform werden
ein virtuelles Bild 2' des Zielbildes 2 und das virtuelle Bild des wirklichen Bildes
eines Objektes durch den konkaven Spiegel 6 gesehen. Da der Spiegel 6 konkav iet,
wird der Sehwinkel wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3
herabgesetzt. Der konkave Spiegel 6 ist auch in der Lage das Auftreten von chromatischen
Fehlern in dem beerachteten Bild zu vermeiden. Da der konkave Spiegel billiger
ist
als die achromatische Linse, ist die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform ökonomischer
als die Ausführungsform gemäß Figur 3.
-
Eine dritte Ausfuhrungsform ist in den Figuren 5 und 6 gezei't, wobei
ein zusätzlicher Spiegel 7 oberhalb dem halb-durchlEss>-gen Spiegel 5 vorgesehen
ist, um das Licht von diesem zur zu den Augen 3 zu reflektieren, so daß das Bild
in Augenhöhe, d.h. bei normaler Blickrichtung des Auges gesehen werden kan:l.
-
Eine vierte Ausführungsform ist in Figur 7 dargestellt, wobei ein
stereoskopisches Mikroskop verwendet wird, um das wirkliche von dem Objektiv 1 hergestellte
Bild 1 zu betrachten, wodurch die Tiefe des dreidimensionalen stereoskopisch betrachteten
Bildes vergrößert wird. Das Zielbild 2 und das Bild des Objektes werden u=ekehrt
um aufrechte Bilder mittels eines Paares stereoskopischer Mikroskope 8 zu erhalten.
Die aufrechten Bilder werden durch die Augen gesehen. Die stereoskopischen Mikroskope
umfassen ein Paar Stereoskop-Mikroskopobjektive 9 und ein Paar Stereoskop-Mikrookopokulare
10. Die Okulare 10 weisen jeweils eine plan-konvexe Schildlinne 11, eine Beldöffnung
bzw. -blende 12 und eine Augenlinse 13 auf. Bei dieser Ausführungsform ist die Tiefe
des Bildes erhöht, um die Foku8-einstellung zu erleichtern. Diese Ausführungsform
ist insofern nachteilig, als die optischen Achsen der beiden optischen Mikroskopsysteme
in einem Winkel zueinander geneigt sind und dementsprechend die optischen Systeme
schwer veränderbar sind.
-
Z.B. ist es schwierig die Mikroskope zu einem Sucher von der Gummilinsenart
abzuwandeln.
-
In Figur 8 ist eine fUnfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt, bei der die Okulare mit einem Paar stereoskopischer Mikroskope ausgerüstet
sind und bei der eine Abwandlung der Mikroskope leicht möglich ist. Die in Figur
8 dargestellte Ausführungsform weist ein großes Sammellinsenelement 4' auf, welches
ähnlich den vorstehend beschriebenen achromatischen Linsen 4 ist, wobei dieses Linsenelement
zwischen der Zielfigur 2 und den beiden Nikroskopen 3 liegt um Licht von der Zielfigur
2 zu richten, vorsugsweise parallel
zu richten. Die optischen Achse
des Paares stereoskopischer Mikroskope 8 sind parallel zueinander. Da die beiden
optischen Achsen parallel sind, kann die gesamte Größe des optischen Systems kompakt
gemacht werden und die Mikroskope sind in einfacher Weise abwandelbar. Z.B. kann
das optische System durch Einsetzen von Linsen für veränderliche Brennweite und
Bildgröße,sog. Gummilinsen, in die optischen Systeme der Mitroskope zwischen das
t.ammellinsenelement 4' und das Paar von stereoskopischen Nikroskopobjektiven 9
in einen Sucher der Gummilinsenart abgewandelt werden.
-
Figur 9 zeigt eine sechste Ausfiihrungaform der vorliegenden Erfindung.
Diese Ausführungsform zeit eine Anwendung des optischen Systems gema3 der Erfindung
auf eine einlinsige bzw. einäugige RefTexkamera. Dns Licht geht durch die Aufnahmelinse
1, wird durch den verschwenkbaren Spiegel 14 nach oben reflektiert, um den optischen
Sucherweg 15 zu erhalten. im optischen Weg 15 des suchers ist eine Zielplatte 17
bzw. Sucherplatte 17 angeoTdnet, die darauf eine Zielfigur 2 in einer Stellung trägt,
die optisch mit dem F5ilm 16 in der Kamera zusammenfällt. Die Zielfigur 2 ist z.B.
im vorliegenden hall als Fadenkreuz ausgebildet. Die Zielplatte 17 ist aus einem
transparenten Glas oder einer Plastikplatte hergestellt. Lin wirkliches Bild wird
von der Aufn@@@elinse 1 fokussiert und um die Zielfigur 2 herum gebildet. @ie Zielfigur
2 und das Bild werden durch ein optisches System, welches ein Paar stereoskopischer
Mikroskcpe ' aufweist, betrachtet, wie im folgenden näher beschrieben wird. Über
der Zielplatte 17 ist ein konkaver Spiegel 19 angeordnet, um das Licht von der Zielplatte
17 nach unten zu reflektieren. Zwischen dem konkaven Spiegel 19 und der Zielplatte
17 ist ein halb-durchlässiger Spiegel 13 angeordnet, um das Licht aus dem konkaven
Spiegel 19 nach vorn zu reflektieren. Vor dem halb-durchlässigen Spiegel 18 ist
ein Spiegel 20 angeordnet, um das Licht von dem halb-durchlässigen Spiegel 1 zurück
zu dem Mikroskoppaar 3 zu lenken. Der konkave Spiegel 19 richtet das auseinanderstrebende,
von der Zitlplatte 17 kommende Licht, um parallele optische Wege für ein Paar stereoskopischer
Mikroskope zu schaffen. Durch die ster@oskopischen Mikroskope 8 können ein
Bild
des zu photographierenden Objektes und die Zielfigur 2 bzw. Sucherfigur 2 in vergrößertem
Maßstab gesehen werden.
-
In Figur 10 ist eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt, die ebenfalls bei einer einäugigen bzw.
-
einlinsigen Refle-zkamera angewendet ist. In den 3tereosko?is he 1ikroskopen
ist der optische Weg zwischen den 1tikroskopobjek tiven 9 und den 2rikro3kopokularen
10 verhältnismäßig lang.
-
Daher ist es wünschenswert den Abstand dazwischen durch blenkungen
des optischen Pfades zu verrinern. In Figur 10 ist der vordere Teil des optischen
systems auf der linken Seite der Zeichnung in ziemlich der gleichen Weise dargestellt
wie der des vorstehend im Zusammenhang mit Figur 9 beshriebenen Ausführungsbeispieles.
In dem stereoskopischen Mikroskop 8 ist der optische Weg viermal abgeknickt zwischen
dem Objektiv 9 und dem Okular 10 durch Verwendung von vier Spiegeln 21, 22, 23 und
24. Das Licht von dem Objektiv 9 wird von dem ersten Spiegel 21 nach unten reflektiert
und dann zurück von dem zweiten Spiegel 22, der parallel zu dem ersten Spiegel 3ngeordnet
ist und dann wird das Licht von dem dritten Spiegel 23 nach oben und schließlich
von dem vierten Spiegel 24,der parallel zu dem dritten Spiegel 23 ist, nach hinten
reflektiert zu dem Okular 10. Auf diese Weise ist der mechanische Abstand zwischen
dem Objektiv und dem Okular 10 verkürzt. Der Fokus des Bildes in dem Mikroskop 3
kann eingestellt werden, indem der zweite und dritte Spiegel 22 und 23 auf und ab
bewegt werden.
-
Im folgenden sind nochmals die wichtigsten Merkmale der vorliegenden
Erfindung zusammengefaßt. Ein einziges Objektiv wird verwendet um ein wirkliches
Bild eines dreidimensionalen Objektes zu fokussieren. Ein Okular oder Okular zum
Betrachten des realen Bildes mit beiden fugen sind vorgesehen. Das Okular kann eine
einzige Jammellinse großen Durchmessers oder ein Paar von Sammellinsen kleineren
Durchmessers sein. Das Okular kann ein konkaver piegel sein. Ferner kann das Okular
ein Paar von stereoskopischen Mikroskopen aufweisen. Vorzugsweise sind die optischen
Achsen dgs Paares stereoskopischer Mikroskope parallel zueinander.