DE3215348C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zum wahl­ weise gemeinsamen, binokularen oder stereoskopischen Be­ trachten von an drei optischen Eingängen anliegenden Bil­ dern, insbesondere für photogrammetrische Geräte. Die op­ tischen Achsen der drei Eingänge liegen dabei parallel, in einer Ebene und die beiden äußeren Achsen symmetrisch zu der mittleren. Die Betrachtung erfolgt in herkömmlicher Weise durch zwei Okulare. Eine solche Einrichtung ist vorzugsweise anwendbar in universellen photogrammetrischen Auswertegeräten, die sowohl als Kartenergänzungsgerät, Interpretationsgerät für Multispektralaufnahmen als auch mit zusätzlichen Einrichtungen als Stereokomparator zum gemeinsamen Ausmessen von drei Bildern gleichzeitig dienen können.

Als Kartenergänzungsgerät bezeichnet man ein photogramme­ trisches Auswertegerät, mit dem zwei Luftbilder stereosko­ pisch betrachtet werden können und gleichzeitig eine Karte in einem der beiden Okulare sichtbar gemacht wird. Damit kann die Aktualisierung von Karten anhand neuerer Luftbild­ aufnahmen in einfacher Weise durchgeführt werden. Ein sol­ ches Gerät ist z. B. aus der schweizerischen Patentschrift 6 00 305 bekannt. Bei dieser Lösung kann durch die Verschie­ bung eines Prismas zwischen zwei Betrachtungsarten (stereo­ skopische Abbildung der beiden Luftbilder und Einspiegeln der Karte in das rechte Okular bzw. rechtes Luftbild und Karten binokular) gewählt werden.

Es ist weiterhin ein Stereokomparator bekannt (DE-AS 12 04 840), bei dem drei Luftbilder zueinander orientiert und mittels eines kommutatorartig ausgebildeten, dreistufigen Umschal­ ters wahlweise je zwei Bilder stereoskopisch betrachtet werden können. Ein binokulares Betrachten von zwei oder drei Bildern gleichzeitig bzw. Überlagern von zwei stereoskopisch gesehenen Bildern mit einem dritten ist nicht möglich.

Geräte zum Überlagern und binokulares Betrachten von zwei oder drei Luftbildern sind in der modernen Photogrammetrie, insbesondere zur Auswertung von Multispektralaufnahmen, in steigendem Maße notwendig.

Darum ist es das Ziel der Erfindung, ein universelles photo­ grammetrisches Auswertegerät zu schaffen, das z. B. gleich­ zeitig als Kartenergänzungsgerät und Interpretationsgerät für Multispektralaufnahmen dienen kann.

Aufgabe der Erfindung ist eine umschaltbare Einrichtung, die es ermöglicht, wahlweise einem stereoskopischen Bild ein drittes zu überlagern oder zwei oder drei Bilder binokular zu betrachten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine optische Anordnung zum wahlweisen gemeinsamen binokularen oder stereoskopischen Betrachten von an drei optischen Eingängen anliegenden Bildern, bei der die optischen Achsen der drei Eingänge parallel, in einer Ebene und die beiden äußeren Achsen symmetrisch zur mittleren verlaufen. Die erfindungsge­ mäße Anordnung besteht aus einer ersten Prismenkombination aus drei gleichen rhombischen Prismen mit gleicher Hauptspiegelungsebene, deren Lichteintritts- und -austritts­ flächen senkrecht zu den optischen Achsen stehen, und einer zweiten Kombination aus einem strahlablenkenden Element und einem Glasweg, wobei diese beiden Kombinationen unabhängig voneinander oder gemeinsam um eine koaxial zur mittleren optischen Achse liegende Achse schwenkbar sind. Diesen beiden Kombinationen ist mindestens ein außerhalb der optischen Achsen der drei Eingänge liegendes strahlversetzendes und -umlenkendes Element zugeordnet, dessen Hauptspiegelungsebene mit der Ebene der optischen Achsen der Eingänge zusammenfällt und dessen Lichtein- und -austrittsflächen den beiden Kombinationen zu­ gewandt sind, wobei die Lichteintrittsfläche der ersten Prismenkombination und die Lichtaustrittsfläche der zweiten Prismenkombination zugeordnet ist. Das erste und zweite rhombische Prisma der ersten Prismenkombination sind V- förmig miteinander verbunden, wobei die Verbindungsfläche senkrecht zur optischen Achse des mittleren Eingangs steht, während die Lichteintrittsfläche des den Eingängen zuge­ wandten ersten Prismas der optischen Achse eines äußeren Eingangs zugeordnet ist. Das dritte rhombische Prisma ist so an dem ersten rhombischen Prisma angebracht, daß seine Kanten parallel zu denen des ersten Prismas liegen und seine Lichteintrittsfläche der mittleren optischen Achse zugeord­ net ist. Die zwischen dem ersten und dritten Prisma ent­ stehende Trennfläche ist halbdurchlässig verspiegelt, wäh­ rend die zur Trennfläche parallele Fläche des dritten Pris­ mas vollständig reflektierend ist. Das strahlablenkende Element der zweiten Kombination, das als Halbwürfelprisma ausgeführt ist, kann erfindungsgemäß wahlweise durch den Glasweg ersetzt werden. Weiterhin ist in den Strahlengang von zwei benachbarten Eingängen ein strahlenvereinigendes Element einschiebbar. Es ist vorteilhaft als strahlver­ setzende und -umlenkende Elemente zwei sich gegenüberste­ hende, mit den Hypothenusenflächen den beiden Kombinati­ onen zugewandte Halbwürfelprismen vorzusehen.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn zum Ausgleich der optischen Weglängen an der totalreflektierenden Fläche des dritten Prismas der ersten Prismenkombination ein Halb­ würfelprisma angebracht ist. Dieses Prisma sowie die Halb­ würfelprismen der zweiten Kombination und der beiden strahlversetzenden und -umlenkenden Elemente haben aus dem gleichen Grunde höhere Brechzahlen als die rhom­ bischen Prismen und der Glasweg.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich durch einfaches Umschalten die folgenden Betrachtungsarten realisieren:

• (I) Bild 1 und 3 stereoskopisch. Bild 2 im linken oder rechten Okular
• (II) Bild 1 und 2 oder 2 und 3 binokular
• (III) Bild 1, 2 und 3 binokular.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schema eines photogrammetrischen Auswerte­ gerätes mit der erfindungsgemäßen Anordnung in der Betrachtungsstellung (I)

Fig. 2 die Anordnung in Betrachtungsstellung (II)

Fig. 3 die Anordnung in Betrachtungsstellung (III)

Fig. 4 eine Seitenansicht der Kombination aus Halb­ würfelprisma und Glasweg.

Die erfindungsgemäße optische Anordnung besteht aus den drei gleichen rhombischen Prismen 1, 2, 3 mit einem am Prisma 3 angebrachten Halbwürfelprisma 4, die miteinander fest verbunden und an der Drehachse 5 angebracht sind. An der zur Achse 5 koaxial liegenden Achse 6 sind ein Halbwürfelprisma 7 und ein Glasweg 8 versetzt zueinander befestigt, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die sich gegen­ überstehenden strahlversetzenden und -umlenkenden Elemente sind als Halbwürfelprisma 9, 10 ausgeführt.

In Fig. 1 ist die Betrachtungsstellung (I) dargestellt. Vom rechten Luftbild (Strahlengang 11), von der Karte (Strahlengang 12) und vom linken Luftbild (Strahlengang 13) kommt das Licht über Umlenkelemente 14, 15, 16, 17 bzw. einen Glasweg 18 auf drei Eingänge mit parallelen optischen Achsen 19, 20, 21. In den Strahlengängen 11, 12, 13 oder auch 19, 20, 21 befinden sich die nicht abgebildeten Objek­ tive, die auch als Zoom-Objektive ausgeführt sein können. Des weiteren können dort Prismengruppen zur Bilddrehung bzw. zur Beseitigung von Verzerrungen angeordnet sein. An der halbdurchlässig verspiegelten Trennfläche 22 zwischen den Prismen 1 und 3 werden die vom rechten Luftbild und von der Karte kommenden Lichtstrahlen überlagert und anschlie­ ßend mittels des Prismas 2 auf das rechte Okular 23 gegeben. Die vom linken Luftbild kommenden Lichtstrahlen werden von der totalreflektierenden Fläche 24 auf das Halbwürfelprisma 10 geworfen und von dort über das Halbwürfelprisma 7 auf das linke Okular 25 gegeben. Zur Angleichung der Intensität in den beiden Okularen 23, 25 ist am Prisma 7 ein 50% ab­ sorbierendes Neutralglasfilter 26 angebracht. Mittels der dargestellten Anordnung sieht der Betrachter also die beiden Luftbilder stereoskopisch und die Karte im rechten Okular. Durch gemeinsames Schwenken der beiden Kombinationen 1, 2, 3, 4 bzw. 7, 26 um 180° um die Achsen 5 bzw. 6 wird die Karte in dem linken Okular abgebildet. Im Kartenstrahlen­ gang 12 kann noch eine Blende angebracht sein, mit der die Karte ausgeblendet wird. Durch den Luftweg zwischen den Prismen 4 und 10 bzw. 10 und 7 weicht die optische Weglänge von derjenigen der in den rhombischen Prismen 1, 2, 3 ver­ laufenden Lichtstrahlen ab, was durch eine höhere Brechzahl der Prismen 4, 7, 10 kompensiert wird.

Fig. 2 zeigt die Betrachtungsstellung (II). Die Licht­ strahlen von den Eingängen 20 (Karte) und 21 (linkes Luft­ bild) werden an der halbdurchlässig verspiegelten Fläche 22 vereinigt und über Prisma 2 auf das linke Okular bzw. die totalreflektierende Fläche 24 und den eingeschwenkten Glas­ weg 8 auf das rechte Okular gegeben. Somit sieht der Be­ trachter das linke Luftbild und die Karte binokular. Die Überlagerung vom rechten Luftbild und Karte ist durch ge­ meinsames Verschwenken der beiden Kombinationen um 180° zu realisieren.

In Betrachtungsstellung (III), die in Fig. 3 dargestellt ist, verbleibt die Anordnung in der Stellung (II). Zusätz­ lich wird jetzt ein strahlenvereinigendes Element 27 mit einer halbdurchlässig verspiegelten Fläche 28 in den Strahlengang von zwei Eingängen 20, 21 gebracht und so die Überlagerung aller drei Eingänge für den Betrachter binoku­ lar sichtbar gemacht. Zur Angleichung der Intensitäten be­ findet sich im Strahlengang des dritten Eingangs 19 ein 50% absorbierendes Filter. Außerdem werden für den Zweck der Auswertung von Multispektralaufnahmen in die Strahlen­ gänge der drei Eingänge 19, 20, 21 noch Farbfilter mit ent­ sprechenden Charakteristiken gebracht.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungs­ beispiel beschränkt. Zum Beispiel reicht auch ein Halbwürfel­ prisma 10 aus, das fest mit der ersten Prismenkombination 1, 2, 3 verbunden ist und mit dieser mitgedreht wird.

Claims (9)

1. Optische Anordnung zum wahlweisen gemeinsamen binoku­ laren oder stereoskopischen Betrachten von an drei optischen Eingängen anliegenden Bildern, insbesondere für photogrammetrische Geräte, wobei die optischen Achsen der drei Eingänge zueinander parallel, in einer Ebene und die beiden äußeren Achsen im wesentlichen symmetrisch zur mittleren der drei Achsen verlaufen, gekenn­ zeichnet dadurch, daß eine erste Prismenkombination, be­ stehend aus drei im wesentlichen gleichen rhombischen Prismen (1, 2, 3) mit gleicher Hauptspiegelungsebene, deren Lichtein- und -austrittsflächen senkrecht zu den optischen Achsen stehen, und eine zweite Kombination, be­ stehend aus einem strahlablenkenden Element (7) und einem Glasweg (8), vorgesehen sind, daß diese beiden Kombinationen unabhängig voneinander oder gemeinsam um eine koaxial zur mittleren optischen Achse liegende Achse schwenkbar sind, und daß diese beiden Kombinationen mindestens ein außerhalb der optischen Achsen der drei Eingänge liegendes, strahlversetzendes und -umlenkendes Element (9, 10) zugeordnet ist, dessen Hauptspiegelungsebene mit der Ebene der optischen Achsen der drei Eingänge zusammenfällt und dessen Lichtein- und -austritts­ flächen den beiden Kombinationen zugewandt sind, wobei die Lichteintrittsfläche der ersten Prismenkombination und die Lichtaustrittsfläche der zweiten Kombination zugeordnet ist.

2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet da­ durch, daß das erste und zweite rhombische Prisma (1, 2) der ersten Prismenkombination V-förmig miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsfläche senkrecht zur optischen Achse (20) des mittleren Eingangs steht, während die Lichteintrittsfläche des den Eingängen zu­ gewandten ersten Prismas (1) der optischen Achse eines äußeren Eingangs zugeordnet ist, daß das dritte Prisma (3) an dem ersten Prisma (1) angebracht ist, daß die Kanten des dritten Prismas (3) parallel zu den Kanten des ersten Prismas (1) liegen und seine Lichteintritts­ fläche der mittleren optischen Achse (20) zugewandt ist, wobei eine Trennfläche (22) zwischen dem ersten und dritten rhombischen Prisma entsteht, welche halbdurch­ lässig verspiegelt ist, und daß die zur Trennfläche (22) parallele Fläche (24) des dritten Prismas vollständig reflektierend ist.

3. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich­ net dadurch, daß das strahlablenkende Element (7) der zweiten Kombination durch Schwenken der zweiten Kombi­ nation wahlweise durch den Glasweg (8) ersetzt werden kann.

4. Optische Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den Strahlengang von zwei benachbarten optischen Eingängen ein strahlvereinigendes Element (27) einschiebbar ist.

5. Optische Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß das strahlablenkende Element (7) der zweiten Kombination ein Halbwürfelprisma ist.

6. Optische Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwei sich gegenüberstehende Halbwürfel­ prismen (9, 10) mit den beiden Kombinationen zugewandten Hypothenusenflächen als strahlversetzende und -umlenkende Elemente vorgesehen sind.

7. Optische Anordnung nach Anspruch 1 und 2, gekenn­ zeichnet dadurch, daß zum Ausgleich der optischen Weg­ längen an der totalreflektierenden Fläche (24) des dritten Prismas (3) der ersten Prismenkombination ein Halbwürfelprisma (4) angebracht ist.

8. Optische Anordnung nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Brechzahlen der Halb­ würfelprismen (4, 7) der ersten Kombination und der zwei­ ten Kombination sowie der strahlversetzenden und -umlen­ kenden Halbwürfelprismen (9, 10) höher sind als die der rhombischen Prismen (1, 2, 3) und des Glaswegs (8).

9. Optische Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß nur ein außerhalb der optischen Achsen der drei Eingänge liegendes, strahlversetzendes und -umlenkendes Element (10) vorgesehen ist, welches fest mit der ersten Prismenkombination (1, 2, 3) verbunden ist.