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Stereoskop für Kleinbilder Die vorliegende Eifindung betrifft Stereoskope
zur Betrachtung unvertauschter Stereobildpaare. Solche Bildpaare entstehen z. B.
durch Aufnahmegeräte, die nur zwei nebeneinanderliegende Objektive, dagegen keine
Vorrichtungen zur Bildumkehr oder Strahlenkreuzung enthalten.
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Die stereoskopische Betrachtung unvertauschter Stereobilder kann bekanntlich
nach einer der folgenden Methoden geschehen. Die Bilder werden entweder aufrecht
und seitenrichtig in das Stereoskop eingelegt. Da dann das dem rechten Auge darzubietende
Bild links liegt und das linke rechts, muß man im Stereoskop die Strahlengänge zu
den beiden Augen überkreuzen, oder man legt das linke Bild nach links, das rechte
nach rechts. Die Bilder sind dann seitenverkehrt. Man kann sie umkehren durch eine
Zwischenabbildung mit Hilfe von Linsen oder durch Spiegel- oder Prismensysteme mit
einer ungeraden Anzahl von Reflexionen.
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Die letztgenannte Methode ergibt einen besonders einfachen Aufbau
des Stereoskops. Sie stößt jedoch auf Schwierigkeiten bei der Anwendung auf Kleinbilder.
Diese verlangen im allgemeinen verhältnismäßig kurzbrennweitigeBetrachtungslupenmitmeistentsprechend
kurzer Schnittweite und damit einen so kurzen Luftweg des Prismensystems, daß diese
Forderung
mit der Forderung nach Bildumkehr durch z. B. dreimalige
Spiegelung in Widerspruch gerät. Die Freiheit in der Wahl geeigneter Prismensysteme
wird weiterhin dadurch eingeengt, daß die durch die Prismensysteme bewirkte Versetzung
der optischen Achsen der Lupen gleich dem Unterschied zwischen dem mittleren Pupillenabstand
und dem Abstand entsprechender Fernpunkte auf den Bildern sein soll, worauf bei
Kleinbildstereoskopen noch mehr als sonst geachtet werden muß.
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Diese Schwierigkeiten werden überwunden, wenn man bei einem aus einer
binokularen Lupe und zwei den Einzellupen vorgeschalteten Prismensystemen bestehenden
Stereoskop zum Betrachten unvertauschter Kleinbilder, deren Rahmenabstand kleiner
ist als der Pupillenabstand, gemäß der Erfindung das jeder Einzellupe vorgeschaltete
Prismensystem so ausbildet, daß die abbildenden Strahlen eine dreimalige Spiegelung
an Flächen erfahren, die senkrecht zu der die optischen Achsen der Lupen enthaltenden
Ebene stehen, daß der Einfallswinkel des in der optischen Achse einer Lupe verlaufenden
Strahls an der ersten Fläche 40' oder mehr beträgt, während die zweite und dritte
Fläche untereinander einen Winkel von 5o' oder weniger einschließen, und daß die
zweite Fläche die Strahlen einmal spiegelt und einmal hindurchtreten läßt, wobei
zwischen Reflexion und Durchtritt die Strahlen an der dritten Fläche gespiegelt
werden.
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Dabei ist angenommen, daß die Bilder zwar seitenverkehrt, aber aufrecht
eingelegt werden, was z. B. bei Farbfilmen ohne weiteres durch Betrachten des Films
von der Schichtseite her möglich ist. Selbstverständlich ändert es aber nichts am
Wesen der Erfindung, wenn man die Bilder auch höhenverkehrt einlegt und dafür entweder
die erste oder die dritte Fläche durch eine Dachkantfläche ersetzt; man muß dann
eine Verlängerung des Glasweges in Kauf nehmen. Die Zählung der Flächen gibt, ohne
Berücksichtigung der Eintrittsfläche, die Reihenfolge an, in der sie von den Lichtstrahlen
getroffen werden, und zwar gleichgültig, ob diese an ihnen reflektiert oder durchgelassen
werden. Dabei werden zwei Flächen, die nur durch eine dünne Luftschicht voneinander
getrennt sind, als eine gerechnet. Natürlich kann man in jedem Prismensystem die
Lichtrichtung auch umkehren, d. h. Lupe und Bild vertauschen, wobei dann die Flächen
gegen die Lichtrichtung zu zählen sind.
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In der Zeichnung sind in den Abb. i bis 3 beispielsweise drei verschiedene,
der Erfindung entsprechende optische Systeme dargestellt, und zwar gibt jede der
Abbildungen die Hälfte eines Stereoskops im Aufriß wieder. In allen Abbildungen
bedeutet X-X die Symmetrieebene des Stereoskops, L die der wiedergegebenen Hälfte
zugehörige Einzellupe, B das dieser Einzellupe zugeordnete, zu betrachtende Bild
und P1, P2, P3 die einzelnen Prismen des Systems.
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Das Prismensystem nach Abb. i besteht aus drei rechtwinkliggleichschenkligen
Prismen P" P2, P" von denen P1 eine spiegelnde Fläche a hat, die von den abbildenden
Strahlen zuerst getroffen wird, während P2 und P3 zusammen einen Körper mit durchlässig
verspiegelter Diagonalfläche b bilden. Die mit cl und c2 bezeichneten Flächen sind
undurchlässig verspiegelt. Der Einfallswinkel des Achsenstrahls des abbildenden
Strahlenbündels ist mit a bezeichnet und beträgt hier 45`. An der Fläche b wird
ein Teil der von der Fläche a gespiegelten Lichtstrahlen reflektiert, erleidet seine
dritte Spiegelung an der Fläche cl und wird dann von der Fläche b durchgelassen.
Ein anderer Teil durchsetzt zunächst die Fläche b, wird an der Fläche c2 zum zweiten
und dann an der Fläche b zum dritten Male gespiegelt und gleichfalls der Lupe zugeleitet.
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Trennt man die beiden Prismen P2 und P3 durch eine dünne Luftschicht
und neigt man die Fläche b so gegen die einfallenden Lichtstrahlen, daß diese an
ihr total reflektiert werden, so erhält man die in den Abb. 2 und 3 dargestellten
Anordnungen. Man erspart dadurch die Herstellung des teilweise durchlässigen Spiegelbelags
und braucht auch keine Doppelbilder bei ungenauer Orientierung der Flächen
b, cl und c2 zueinander zu befürchten. Bei dem Prismensystem nach Abb. 2
werden die von der Fläche a gespiegelten Lichtstrahlen an der Fläche b zunächst
total reflektiert und dann, nach einer weiteren Spiegelung an der Fläche c, durchgelassen.
Beim Prismensystem nach Abb. 3 werden sie zunächst durchgelassen und dann total
reflektiert.
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Die Größe des Winkels /3 zwischen der ersten und der zweiten Fläche
hängt stark von den Maßangaben des einzelnen Falles ab, vor allem von der gewünschten
Versetzung der optischen Achse und den Ein- und Austrittsöffnungen der Prismen.
Es hat sich aber zur Verkürzung des Glasweges als zweckmäßig herausgestellt, die
Winkel a und P so zu wählen, daß die Fläche c von den Lichtstrahlen, welche die
Schnittlinie der Flächen b und c treffen, nahezu gestreift wird. Solche Strahlen
sind in den Abb. 2 und 3 gestrichelt eingezeichnet. Wird zu diesem Zweck der Winkel
a größer als 45' gemacht, so ist der Winkel y zwischen der zweiten und dritten Fläche
um den gleichen Betrag zu verkleinern, falls das Prismensystem die optische Achse
nur parallel versetzen, aber nicht ablenken soll.
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Die Brechzahl des Prismenglases wird mit Rücksicht auf eine Verkürzung
des Luftweges möglichst hoch gewählt. Anderseits sollen aber
auch
Lichtstrahlen bis zu einem bestimmten Winkel gegen die optische Achse von dem Prismensystem
durchgelassen werden. Aus diesem Grunde kann es, insbesondere bei der Anordnung
nach Abb.2, zweckmäßig sein, die Brechzahl des Glases und die Neigung der zweiten
Fläche b gegen die Lichtstrahlen so zu wählen, daß an dieser Fläche die Differenz
zwischen dem Einfallswinkel des Achsenstrahls bei der Spiegelung und dem Grenzwinkel
der Totalreflexion entgegengesetzt gleich ist der Differenz zwischen dem Einfallswinkel
des Achsenstrahls beim Durchtritt und dem Grenzwinkel der Totalreflexion. Diese
Bedingung ist beim Beispiel 2 erfüllt.
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Bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen liegen folgende Werte
vor, wobei Längenmaße in Millimeter ausgedrückt sind.
| Beispiel 1 I Beispiel 2 I Beispiel 3 |
| Eintritts- |
| querschnitt .... 16X30 16X30 23X30 |
| Austritts- |
| querschnitt .... 16X30 15X30 i5 X 30 |
| Versetzung der op- |
| tischen Achse . . 23 23 19,5 |
| Winkel a . . . . . . . . 45° 48°44' 53° |
| - ß ........ 9o° ioo° 77°42' |
| - y bzw. yl |
| und y2........ 45° 41° 16' 37° |
| Brechzahl....... 1,7847 1,5163 1,7847 |
| Glasweg ........ 51,o 52,3 61,3 |
| Luftweg ........ 33,6 34,5 34,4 |
Das für die Eintritts- und die Austrittsquerschnitte angegebene Maß von
30 mm ist die senkrecht zur Achsenebene (Zeichenebene) gemessene Ausdehnung
dieser Querschnitte. Sämtliche Prismensysteme haben nach dem Obigen einen Luftweg
von weniger als 35 mm. Sie lassen daher alle die Verwendung einer sechsfachen Lupe
mit einer Brennweite von etwa 41,7 mm und einer Schnittweite von etwa 39 mm zu.