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Bildumkehrendes Dachkant-Prisma. Unter dem Namen »Leman-Sprengersches
Prisma« ist ein geradsichtiges, totalreflektierendes Umkehrprisma bekannt, bei dem
zwei Reflexionen an einfachen Spiegelflächen iind die dritte an einer Dachkante
erfolgt, wobei die Dachkante entweder der Ein- oder Austrittsfläche benachbart ist.
Dieses Prisma, das in Abb. i der Zeichnung dargestellt ist, hat seiner flachen Form
wegen mancherlei Vorzüge; unerwünscht ist allerdings in gewissen Fällen die starke
Achsenversetzung, die ihm eigentümlich ist.
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Wie aus einer Betrachtung der Abb. i hervorgeht, ist diese Achsenversetzung
unter sonst gleichen Umständen, d. h. bei Annahme eines bestimmten Ouerschnitts
für
einen hindurchgehenden Strahlenzylinder, von dem Abstand x der
Dachkante d von der Kante e des Prismas abhängig. Die Dachkante d läßt sich zwar
innerhalb gewisser Grenzen parallel zur ursprünglichen Lage verschieben, soll jedoch
der Strahlenzylinder in seinem Querschnitt unbeschnitten durch das Prisma geführt
werden, dann muß man darauf achten, daß weder die Kante e noch die Schnittkanten
des Daches mit der Ein-und Austrittsfläche des Prismas innerhalb des Strahlenzylinders
zu liegen kommen. Durch diese Bedingung wird offenbar die Mindestgröße eines solchen
Prismas für einen gewissen Querschnitt eines Strahlenzylinders eindeutig festgelegt
und damit auch das Mindestmaß der Achsenversetzung.
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Wohl ist es möglich, das Prisma und damit auch die Achsenversetzung
ein wenig zu verringern, wenn man an Stelle des Strahlenzylinders einen Strahlenkegel
annimmt, wenn man also entweder an der Objektiv- oder Okularseite eine Verringerung
des Strahlenquerschnitts zuläßt. Damit verzichtet man aber entweder auf die volle
Ausnutzung des Gesichtsfeldes oder der Lichtstärke.
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Die Untersuchungen haben nun ergeben, daß es möglich ist, unter sonst
gleichen Umständen, d. h. bei einem vorgeschriebenen Querschnitt für einen Strahlenzylinder,
die Dimensionen des Prismas und damit auch die Strahlenversetzung merklich zu verringern,
wenn man einmal darauf verzichtet, das Prisma aus einem Stück herzustellen und zum
anderen von der bei dem üblichen Leman-Sprengerschen Prisma vorhandenen Neigung
der Dachkante gegen die Grundfläche von etwa 30° abgeht. Wählt man beispielsweise
den Neigungswinkel a der Dachkante gegen die Grundfläche von 25' und die
Lage der Dachkante so, daß der oben angenommene Strahlenzylinder durch das Prisma
unversehrt verläuft, dann kommt man zu der in Abb.2 dargestellten Form des Prismas,
bei der die Achsenversetzung gegenüber dem ersten Beispiel von 78 mm auf 58 mm,
also um etwa 25 Prozent, vermindert ist.
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Das neue Prisma besteht aus zwei Teilen, die zweckmäßig an der gemeinsamen
Berührungsfläche f verkittet sind. Damit das Strahlenbüschel keine Winkelablenkung
erfährt, also nur eine Parallelverschiebung desselben eintritt, muß der Winkel ß
anstatt 6o°, wie bei dem üblichen Leman-Sprengcrschen Prisma, nunmehr 65° betraen.
Gleichzeitig wird die Ablenkung der an- der Grundfläche c reflektierten Strahlen
von i2o° beim Leman-Sprengerschen Prisma auf ioo° vermindert. Aber auch dieser Winkel
ist für die Totalreflexion noch groß genug, um ohne Zuhilfenahme von höher brechendem
Prismenkron die Anwendung von Objektiven mit großem Öffnungsverhältnis zu gestatten.
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Es liegt die Annahme nahe, daß man durch weitere Verminderung des
Winkels a (etwa auf :23') noch eine weitere Verringerung der Achsenv er Setzung
herbeiführen kann. Das ist in der Tat der Fall; aber es zeigt sich dann, daß der
Strahlenzylinder nach seiner zweiten Reflexion an der Grundfläche des Prismas bei
seinem Weitergang im Prisma durch die Flächen der Dachkante erheblich beschnitten
wird. Außerdem beträgt der Winkel zwischen den auffallenden und reflektierten Strahlen
an der Grundfläche dann nur noch etwa 92°, und dabei würde die Totalreflexion schon
teilweise aufhören, wenn man ein Prismenkron von niedriger Brechungslage und Objektive
von großem Öffnungsverhältnis anwenden würde. Es zeigt sich also, daß bei der beschriebenen
Abwandlung der Prismenform an einer gewissen Stelle ein Optimum vorliegt. Die Grenzen
für dieses Optimum sollen der Erfindung gemäß dadurch bestimmt sein, daß der Winkel
a zwischen 24 und 28° liegt.
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Man kann im übrigen die Achsenversetzung noch um einen geringen Betrag
weiter vermindern, wenn man zulassen will, daß der hindurchtretende Strahlenzylinder
in seinem mittleren Teil etwas beschnitten wird. Man braucht dann nur dafür zu sorgen,
daß der durch die Grundfläche eintretende Strahlenzylinder nach seiner Reflexion
an der Dachkante die Grundfläche nicht mehr in seinem vollen Umfange erreicht, sondern
daß ein kleiner Randteil an der Kante e abgeschnitten wird und schon auf die Fläche
b des Nachbarprismas fällt.