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Optische Einrichtung, insbesondere zur Herstellung von Stereophotogrammen
Es ist bekanntlich möglich, Bilder verschiedener Perspektive, wie z.B. zwei Stereoteilbilder,
auch mit einer gewöhnlichen Kamera mit nur einem Objektiv ohne Verschiebung gleichzeitig
zu erzeugen, wenn man nur eine geeignete Anordnung von Spiegelungen vorsieht, welche
die Eintrittspupille mehrfach (zweimal) an verschiedenen geeigneten Orten abbildet.
Es ergibt sich dabei die Schwierigkeit, die Teilbilder auf der Platte ohne zu große
Einbuße genügend gegeneinander abzugrenzen, was bisher durch starkes Abvignettieren
geschah, so daß Lage und Breite der Grenze von der Objektivöffnung empfindlich abhängig
war und man sich vorwiegend auf kleine Blenden beschränken mußte.
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Der grundlegende neue Gedanke der vorliegenden Erfindung ist die Abgrenzung
der Teilbilder durch die Grenze der Totalreflexion. Er setzt die Einführung mindestens
je einer optisch wirksamen Fläche in jedem Prismensatz voraus, die von den nach
der erforderlichen Bildgrenze zielenden Strahlen unter dem Grenzwinkel der Totalreflexion
getroffen wird, die also innerhalb eines gewissen - nicht notwendig zum erwünschten
Bildfeld gehörenden - Bereiches Totalreflexion ergibt. Als neu wird beansprucht
die besondere Verwendung der Grenze der Totalreflexion zu diesem Zwecke, nicht die
Verwendung total reflektierender Flächen in solchen Prismenanordnungen, da auf die
Möglichkeit der Anwendung sogenannter total reflektierender Prismen auch in ähnlichem
Zusammenhang schön wiederholt hingewiesen worden ist. Ein solches Beispiel in mehreren
Abwandlungen ist in der französischen Patentschrift 376 28o beschrieben. In dieser
Druckschrift ist zwar von der Verwendung total reflektierender Prismen die Rede.
Der Grenze der Totalreflexion wird jedoch für den genannten Zweck nicht Erwähnung
getan. Vielmehr sollen eben jene Prismenflächen, an denen nach dem Gesamtaufbau
Totalreflexion in Frage kommt, zur Vermeidung von Lichtverlusten durch Refraktion
versilbert sein. Da außerdem weitere Maßnahmen diskutiert werden, um die Bildbegrenzung
durch vignettierende Blenden zu erreichen, so ist die zweckmäßige Abgrenzung der
Teilbilder gegeneinander durch gewollte Benutzung der Grenze der Totalreflexion
hieraus nicht entnehmbar. Hier setzt der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende
Gedanke dadurch ein, daß er bei gleichzeitiger Einhaltung aller anderen notwendigen
und bekannten Bedingungen der
Grenze der Totalreflexion eine solche
Lage zuweist, daß diese an die gewünschte Stelle im Sehfeld sich abbildet, dort,
wo eben die Bildbegrenzung stattfinden soll. Es ergeben sich beispielsweise Anordnungen,
wie in den Abb. i bis q. dargestellt. In den Abb. i und 4 «-erden Strahlen aller
Richtungen von der Grenze der Totalreflexion R, R, an nach .711 und darüber hinaus
an der einen Fläche des Teilsystems total reflektiert. Die Grenze der Totalreflexion,
dargestellt durch die Richtungen der Strahlen R, R1, ist dabei durch die Konstruktion
so gelegt, daß sie der erforderlichen Abgrenzung der Teilbilder gegeneinander entspricht,
d. h. im gedachten Fall (annähernd) die Strahlenrichtungen zu den beiden Seiten
der Symmetrieebene der ganzen Anordnung senkrecht zur Zeichenebene durch XR' voneinander
scheidet. (Bloß annähernd deshalb, weil ja die der Grenze der Totalreflexion entsprechenden
Richtungen nicht in einer Ebene liegen.) Abb. 3 stellt eine weitere Variante dieses
Gedankens dar, bei der - nicht zum Zweck eines Gewinns an Lichtstärke - für beide
Teilbilder die ganze Pupille ausgenutzt würde.
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Den vorstehenden Beispielen ist nun Beineinsam, daß sie den eingangs
bemerkten Fehler bekannter Anordnungen wohl vermindern, ohne daß sie ihn jedoch
in genügendem Maße beheben. Auch über die Grenze der Totalreflexion hinaus träte
immer noch teilweise Reflexion (im Betrag von rund
oder 5 °(o der einfallenden Intensität) auf, die beispielsweise bei photographischen
Aufnahmen in der Regel bei einer für das durch Totalreflexion zustande kommende
Bild genügenden Exposition noch entwickelbare Eindrücke im Nachbarfeld hervorrufen
könnte. Auch in diesen Fällen könnte daher von der Anordnung einer v ignettierenden
Blende mit a11 ihren Mängeln nicht immer abgesehen werden. Des weiteren wird daher
erfindungsgemäß für ähnliche Ausführungsformen die Grenze der Totalreflexion an
zwei (oder mehreren) aufeinanderfolgenden Flächen aufeinandergelegt (Abb.2); es
bedeutet dies einen Helligkeitsabfall auf rund beim Überschreiten der Grenze der
Totalreflexion,
ein Betrag, der für den Regelfall weitere Maßnahmen zur Abblendung überflüssig macht.
Dies ist möglich bei Anwendung zweier hintereinandergeschalteter Prismen in jedem
Teilsystem. Besondere Wahl der Glasarten, wie sie in Abb.2 angenommen ist, ermöglicht
es darüber hinaus, die beiden Flächen El, E2 einander parallel zu machen, so daß
bei genügend großer Ausführung der Prismen diese verkittet werden können.
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In Abb. 5 ist ein Reflexionsprisma von der Art, wie sie zur Zusammensetzung
solcher Systeme verwendet werden, im Hauptschnitt dargestellt; es ist, bis auf die
absoluten Größen, da es ja gleichschenklig sein muß, durch die Angabe eines Winkels,
z. B. ß, und des Brechungsexponenten für jene Farbe, für welche die Grenze der Totalreflexion
zur Bildbegrenzung verwendet werden soll, z. B. nF, eindeutig bestimmt. Durch
n und ß ist also zunächst auch y' ünd damit y (az sin y' - sin
y) und schließlich die Ablenkung A --__ ß -@- 2 y bestimmt.
In jedem Teilsystem, in dem nun erfindungsgemäß beispielsweise eine Folge von solchen
Prismen vorkommen soll, sind diese so gegeneinander orientiert, daß die an der Grenze
der Totalreflexion reflektierten Strahlen (sin
) auch im zweiten Prisma (und evtl. noch weiteren) gleichfalls an der Grenze der
Totalreflexion verlaufen, wobei die Gesamtablenkung, welche durch beide (alle) Prismen
hervorgerufen wird, einen zweckentsprechend gewählten Wert gleich der algebraischen
Summe der Einzelablenkungen Al + A2 ....
- (JA) hat, der z. B. in den Abb.
6, 7, 8 zu 12° vorausgesetzt ist. Die Daten der Ausführungsbeispiele nach Abb. 6
und 7 können dem Kurvenblatt Abb. 9 entnommen werden, welches den Zusammenhang der
maßgebenden Konstruktionselemente zur Anschauung bringt. Es entspricht dem (z%veckmäßig
gewählten) Punkt I, z. B. ein rechtwinkliges Prisma mit n - 1,51567, das die an
der Grenze der Totalreflexion verlaufenden Strahlen unter einem Winkel y - 5° 38'.21"
gegen die Eintritts- und AustrittsnoTinale passieren läßt. Auf der in einem Abstand
(A:= 12°) zur Abszissenachse parallelen Linien liegen dann alle dazu
passenden Prismen II, welche die gestellten Forderungen zu erfüllen gestatten. Zwei
Fälle II und II' sind als Beispiele besonders hervorgehoben; als erster derjenige
Fall, in dem der Brechungsexponent von II gleich jenem von I (- 1,51567) angenommen
ist (7p 22° 37'2,9") (Abb. 6), als zweiter jener, in dem y'11 - y1 (5° 3812111)
ist, so daß die Prismen bei Einhaltung aller Bedingungen verkittet werden können,
was hier einen Brechungsexponenten n» - 1,7092q. erfordert. In Abb. 8 ist ein aus
zwei solchen Teilsystemen zusammengesetzter Stereovorsatz dargestellt (unwesentliche
Teile der Prismen sind dabei zum Teil abgeschnitten). Die Bestimmung der beiden
Prismen hätte also für diese Fälle durch jene mathematische Beziehung zu erfolgen,
die hier auszugsweise in Form eines Kurvenblattes wiedergegeben ist, deren Einhaltung
eben dadurch gekennzeichnet ist, daß dann die Grenze
der Totalreflexion
in den aufeinanderfolgenden Prismen zum Zusammenfallen gebracht ist, wenn alle anderen
Forderungen erfüllt sind.