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Bildumkehrsystem mit abgewinkeltem
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Strahlengang und Augenabstandseinstellung
bildumkehrsysteme
mit abgewinkeltem Strahlenqancj und Augenabstandseinstellunq sind insbesondere für
Steroe-Mikroskope erforderlich. Dabei muß das von einem Objektiv erzeugte höhen-
und seitenverkehrte Bild zur Erzeugung eines positiven stereoskopischen Bildes wieder
in ein aufrechtes und seitenrichtiges Bild verwandelt werden.
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Zwei völlig identische aber getrennte, dem jeweiligen Auge zugeordnete
Strahlengänge sind dabei auf das gleiche Objekt gerichtet und ergeben durch den
geringfügig anderen Betrachtungswinkel die Voraussetzungen für stereoskopisches
Sehen.
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Während ein aufrechtes und seitenrichtiges Bild ebenso wie die Anpassung
an den individuellen Augen.lbstand unbedingt erforderlich sind, wird durch einen
Schrägeinblick eine bequemere Betrachtung ermöglicht.
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Es sind verschiedene Prismensysteme bekannt, die diese Anforderungen
erfüllen.
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Bei einigen Ausführungen werden Schrägeinblick-Prismen für einen abgewinkelten
Strahlengang eingesetzt, denen ein Satz Porro-Prismen, meist 2. Art, folgen. Die
Porro-Prismen bewirken eine Bildumkehr und gestatten die Augenabstandseinstellung
durch Drehung um die Achse des Eintrittstrahles.
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Dabei bestehen die Porro-Prismen 2. Art aus jeweils 3 Einzelprismen
mit insgesamt 9 polierten Flä'chen welche durch zwei Kittflächen miteinander verbunden
sind. Hinzu kommt das Schrägeinblick-Prisrna mit ebenfalls 3 polierten Flächen.
Man erhalt bei diesem aufwendigen System dadurch insgesamt 12 polierte Prismenflächen,
zwei Kittflächen sowie einen verhältnimäßig langen Glasweg, der in der Korrektion
der Objektive berücksichtigt sein muß und darüber hinaus den
freiraum
für die Objektive einschränkt, was insbesonderc bei Vario-Objektiven zu höherem
Aufwand führen kann.
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Bei anderen Ausführungen wird ein Schmidt-Prisma mit Dachkante eingesetzt.
Dabei wird die Anzahl der polierten Prismen-Flächen bereits auf 4 reduziert.
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Jedoch wird dieser Vorteil durch die höheren Kosten bei der erforderlichen
Präzision der Dachflächen-Winkel sowie der Sauberkeit der Dachkante, weitgehend
kompensiert.
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Es wurden deshalb ähnliche Systeme entwickelt, bei denen die Dachflçichen
vom Strahlengang nacheinander durchlaufen werden, was eine Verbreiterung der Prismen
zur Folge hat, jedoch den Vorteil bringt, daß die Dachflächen nicht mehr mit dieser
Winkelgenauigkeit hergestellt werden müssen. Da sich hierbei die Dachkante nicht
mehr in der Mitte der Pupille sondern seitlich versetzt befindet, kann sie sogar
mit einer raclette versehen sein, und der sich dabei ergebende seitliche Strahlenversatz
bringt eine zusäLzlich erwünschte Verbreiterung der Okulartuben für den Porme-Augenabstand.
Die Augenabstandseinstellung wird hierbei durch Drehung von Tubus und Prisma um
dessen Eintrittsstrahl-Achse vorgenommen, wobei sich das übertragene Bild mitdreht,
Da dies für beide Augen gegensätzlich geschieht, können die Bilder insbesondere
im Randbereich nicht mehr genügend zur Deckung gebracht werden.
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Hieraus ergibt sich eine zusätzliche Belastung für das Auge und eine
Minderung der stereoskopischen Abbildungsleistuny.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildumkehrsystem
mit abgewinkeltem Strahlengang (Schrägeinblick) und Augenabstandseinstellung ohne
gleichzeitige Bilddrehung zu entwickeln, welches besonders kostengünstig herstellbar
ist.
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Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das System
aus insgesamt nur vier reflektierenden Flächen besteht, welche grundsätzlich alle
als Oberflochen- oder Rückflächenspiegel ausgeführt sein können, wobei zwei Flächen
einen 900 Winkel zueinander einschließen, deren Schnittlinie - die Dachkante - zum
Einfallsstrahl eine solche Neigung aufweist, daß eine Bildumkehr bei gleichzeitig
seitlicher Strahlablenkung bewirkt wird, und daß die beiden anderen Flächen entweder
parallel zueinander sind und eine Parallelverschiebung - oder einen Winkel einschließen
und als Winkelspiegel eine Ablenkung des Strahlenganges - derart bewirken, daß zur
Augenabstandseinstellung eine gemeinsame Drehung der Flächen 3 und 4 um die Achse
des in die Fläche 3 einfallenden Strahles eine entsprechend kreisförmige radiale
Pupillenbewegung ohne Bilddrehung ausführt.
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Dabei können die reflektierenden Flächen 1 und 2- als 900 ablenkndes
Dachkantprisma ausführt sein, bei m beide Flächen bleichzeitig je eine Pupillenhälfte
auf die jeweils andere Dachfläche reflektieren, so daß durch die Reflexion an beiden
Flächen 1 und 2 eine Bildumkehr mit seitlicher Ablenkung stattfindet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform erhält das Dachkantprisma eine
solche Breite, daß die reflektierenden Flächen 1 und 2 in ihrer Reillenfolge nacheinander
die vollständige Pupille derart reflektioren,
daß eine Bildumkehr
mit seitlicher Ablenkung und einem für den erforderlichen Augenabstand erwünschten,
versetztem Strahlengang stattfindet. Hierbei ist jedoch die bei Dachkantprismen
sonst übliche Präzision des Dach-Winkels nicht erforderlich, da die Dachflächen
vom St-rahlengang nacheinander durchlaufen werden, wobei die Dachkante außerhalb
der benutzten Pupille liegt und sogar eine Facette haben kann.
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Diesem Pri-nzis folgend, können bei der vorliegenden Erfindung die
reflektierenden Dachflächen 1 und 2 vollständig durch zwei Oberflächenspiegel ersetzt
werden, was zu erheblicher Kostenreduzierung beiträgt.
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Die anderen beiden reflektierenden Flächen 3 und 4 können sowohl durch
ein Reflexionsprisma für-Schrägeinblick oder ein Rhomboid-Prisma, wie auch durch
miteinander starr gekoppelte Oberflächenspiegel ausgeführt sein.
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In einer besonders vorteilhaften und kostengünstigen Ausführungsorm
bestehen deshalb alle reflektierenden Flächen 1 bis- 4 aus Oberflächenspiegeln.
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Durch gemeinsame Drehung der Flachen 3 und 4 um die Achse des in die
Fläche 3 einfallenden Strahles, führt die Pupille eine entsprechend kreisförmige,
radiale Bewegung aus, die der Augenabstandseinstellung dient, ohne dabei eine störende
Bilddrehuns zu verursachen.
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Damit hat auch die kostengünstigste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eine völlig exakte Funktion, wie sie bei aufwendigeren Anordnungen nach
dem Stand der Technik nicht gegeben ist.
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In den Zeichnungen ist ein Beispiel des erfindungsgemäßen Bildumkehrsystems
als Spieqel-Ausführung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die perspektivische
Ansicht eines linken und eines rechten Strahlenganges im Stereomikroskop, Fig. 2
den gleichen Strahlengang im Schnitt, Fig. 2a die Detailansicht "A", Fig. 2b den
Detailschnitt "B-B" Das Objekt 10 wird in jedem der Teilstrahlengänge - in Fig.
1 mit R bzw. L gekennzeichnet - hier durch die optische Achse 6 gekennzeichnet,
vom Objektiv 5 in die Zwischenbildebene des Okulars 7 abgebildet. Dabei trifft das
Licht vom Objektiv 5 kommend zunächst auf den schräg stehenden Spiegel 1, wo es
bei der Reflexion eine Teildrehung erfährt und zum Spiegel 2 abgelenkt wird. Der
ebenfalls schräg stehende Spiegel 2 schließt jedoch mit dem Spiegel 1 hier einen
900-Winkel ein und gibt dem Strahlengang bei der Reflexion eine weitere Teildrehung,
su daß nunmehr eine vollständige Bildabkehr und gleichzeitiy eine 90°-Ablenkung
des Strahlenganges stattfindet.
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Grundsätzlich sind durch entsprechende Neigung der Spiegel 1 und 2
auch andere Ablenkungswinkel als 900 möglich, ohne an dem erfunden Prinzip etwas
zu ändern.
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Der Strahlengang trifft nunmehr längs der Achse 8 auf den Spiegel
3 und wird zum Spiegel 4 reflektiert, wo er nach der Reflexion in das Okular 7 gelangt.
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Die zueinander starr angeordneten Spiegel 3 und 4 wirken dabei zusammen
als Winkelspiegel und geben dem Strahlengang eine konstante Ablenkung bezüglich
der Achse 8. Durch den zwischen den Spiegeln 3 und 4 eingeschlossenen Winkel, kann
der Winkel für den Schrägeinblick beliebig gewählt werden. Ohne am Prinzip etwas
zu ändern, kann dieser auch 0° werden, d.h., die Spiegel 3 und 4 können parallel
sein, womit der in den Spiegel 3 eintretende Strahl lediglich parallel versetzt
in das Okular 7 trifft.
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Zur Augenabstandseinstellung werden gemeinsam die Spiegel 3 und 4
sowie das Okular 7 in jedem der beiden Teilstrahlengänge L bzw. R jeweils um die
Achse 8 des in den Spiegel 3 eintretenden Strahles gedreht, wobei keine Bilddrehung
stattfindet.
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Wie in Fig. 1 und Fig. 2a ersichtlich, können die beiden reflektierenden
Flächen 1 und 2 längs ihrer gedachten Dachkante D gegeneinander verschoben sein,
was zu einer besonders kostengünstigen Ausführungsform führt.
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Wenngleich die Erfindung in den Zeichnungen am Beispiel eines Stereomikroskopes
dargestellt ist, ist ihre Anwendung auch bei anderen optischen Geräten (Beobachtungsgeräte
für makroskopischen Bereich, photograrninetrische Auswertegeräte, Scherenfernrohre,
Entfernungsmesser usw.) mit Vorteil möglich.
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Desgleichen ist eine vorteilhafte Verwendung eines Teilsystems für
monokulare Ausführungsform (Zielgeräte, Periskope, Skalenablese-Mikroskope usw.)
möglich.
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