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Stereoskopisches Betrachtungsgerät Die Erfindung geht aus von einem
stereoskopischen Betrachtungsgerät, bei dem die Okulare seitwärts in in zueinander
entgegengesetzten Richtungen sowie längs ihrer optischen Achsen einstellbar sind.
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Die Erfindung besteht bei diesem Gerät darin, daB beifestem seitlichem
Bildabstand indenSehachsenje eine planparallele durchsichtige Platte zum parallelen
Verschieben der Sehachsen auf den jeweiligen Augenabstand angeordnet ist und da$
diese planparallelen Platten zwangläufig durch die für beide Okularverschiebungen
gemeinsame Einstellvorrichtung mit eingestellt werden. Bei einem bekannten stereoskopischen
Betrachtungsgerät ist schon vorgeschlagen worden, die Okulare mittels eines Hebels
seitlich und mittels eines Druckknopfes in Richtung der optischen Achsen, also mit
getrennten Einstellvorrichtungen, zu verschieben. Bei diesen bekannten Okularv erschiebungen
wird jedoch nicht der Mittelpunkt jedes der zu betrachtenden Bilder in der Sehachse
gehalten. Wenn also die Okulare weit auseinander stehen, wird der optische Mittelpunkt
der rechten Linse vom Mittelpunkt des rechten Bildes nach rechts und der optische
Mittelpunkt der linken Linse vom Mittelpunkt des linken Bildes nach
links
verschoben sein. Der umgekehrte Vorgang tritt bei einem engen Zusammenstehen der
Okulare ein. Die Folge ist eine Augenüberanstrengung, da stereoskopische Bilder
nur dann einwandfrei betrachtet werden können, wenn die optischen Achsen der Linsen
mit den optischen Mittelpunkten der Bilder übereinstimmen.
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Durch die Erfindung wird demgegenüber das Problem des Ausgleichs der
Sehachsen durch Anwendung von planparallelen durchsichtigen. Platten gelöst, deren
Bewegung mit der Seitenverschiebung der Linsen koordiniert ist. Wenn die Okulare
z. B. für einen Betrachter mit weitem Augenabstand auseinandergeschoben werden,
gehen also durch die Umlenkung der Sehachsen durch die planparallelen Platten diese
nach wie vor durch den optischen Mittelpunkt der Bilder hindurch. Das gleiche gilt
im umgekehrter. Sinne für einen Betrachter mit engerem Augenabstand.
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Planparallele Platten, zur seitlichen Verlagerung der Sehachsen sind
zwar an sich für die Betrachtung stereoskopischer Bilder bekannt, nicht aber in
Verbindung mit einem Okularlinsen enthaltenden Gerät nach Art der Erfindung, bei
dem die Platten zwecks gleichzeitiger Bewegung in entgegengesetzten Winkellagen
zu beiden Seiten einer zur Sehachse senkrechten Ebene miteinander verbunden sind
und zwangläufig durch die Einstelleinrichtung für die Okulare mit eingestellt werden,
wenn das Stereoskop jeweils Betrachtern mit weitem und engerem Augenabstand angepaßt
wird.
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Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, bei seitlicher Verschiebung
der optischen Systeme dafür zu sorgen, daß zwangläufig die optischen Achsen auf
die Bildmitten gerichtet bleiben. Demgegenüber kommt es bei der Erfindung auf die
Anwendung dieses Prinzips bei einem stereoskopischen Betrachtungsgerät an, bei dem
der Abstand der Okularlinsen zur Ebene der Bilder je nach der individuellen Sehschärfe
des Betrachters verstellbar ist.
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Wesentlich ist also bei der Erfindung eine neuartige Vereinigung von
teilweise an, sich bekannten Elementen zu einem stereoskopischenBetrachtungsgerät,
bei dem reit einer einzigen Regelvorrichtung alle gewünschten Einstellungen durchgeführt
werden können, ohne Bauweise und Handhabung umständlich zu gestalten und die Grenzen
der Wirtschaftlichkeit zu überschreiten.
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Die Zeichnungen veranschaulichen als Ausführungsbeispiel einen stereoskopischen.
Betrachtungsapparat mit den erfindungsgemäßen, in den Ansprüchen: niedergelegten
Merkmalen, der nachstehend kurz als »Stereoskop« bezeichnet wird. In diesen Zeichnungen
zeigt Fig. i das Stereoskop in Vorderansicht; Fig. 2 ist eine Vorderansicht des
Okularträgers ; Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Apparat mit einem Teil desselben
im Schnitt nach den Linien 3-3 in den Fig. i und 5 ; Fig. 4 stellt ebenfalls eine
Draufsicht dar, jedoch teilweise im Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. i ; Fig. 5 ist
ein senkrechter Schnitt durch eines der Okulare nach der Linie 5-5 der Fig. 4; Fig.
6 zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung der optischen Einrichtung des
Stereoskops. Das Stereoskop ist in seinem. wesentlichen Aufbau am besten aus den
Fig. 3 und 4 erkennbar. Es besteht äußerlich aus dem zweiteiligen Gehäuse io, ii,
die in der bei 12 angedeuteten Bildebene auf beliebige Weise aneinandergefügt sind.
Der hintere Teil io des Gehäuses ist mit einem Paar rohrförmiger Ansätze 13 ausgestattet,
die jedes durch eine Mattglasscheibe 14 nach außen abgeschlossen sind. Die Abschlußkante
des hinteren Gehäuseteiles 1o dient entlang der Bildebene 12 teilweise dem Objektträger,
in diesem Falle also dem stereoskopischen Diapositiv 16 mit den darauf befindlichen,
durchsichtigen Darstellungen 17, zur Führung. An ihren inneren Enden sind die rohrförmigen
Ansätze 13 mit Öffnungen 18 versehen, durch welche das durch die Mattscheiben 14
gestreute Licht einer beliebigen Lichtquelle auf die stereoskopischen Darstellungen
17 gelangt. Der Objekt- oder Bildträger 16 wird durch einen in der oberen Gehäusewand
befindlichen Schlitz i9 ein-und ausgeführt. Die dem Betrachter zugewendete Seite
des Bildträgers 16 stützt sich zum Teil auf den Rand des vorderen Gehäuseteils i
i und zum anderen Teil, gegen eine Führungsplatte 2o, welche durch im. der Zeichnung
nicht dargestellte Mittel mit einer Anzahl von Perforationen 21 am Rande des Bildträgers
in Verbindung steht. In ihrer Mitte ist die Führungsplatte 2o mit einem Flansch
22 versehen, der zur Zentrierung eines noch zu beschreibenden festen Teiles des
Apparates durch den Bolzen 23 dient, während die Führungsplatte 2o in einen durch
einen Seitenschlitz. nach außen ragenden Hebel in Verbindung steht, der in einen
Griff 24 endigt, durch den die Platte um einen geringen Betrag im Winkel verstellt
werden kann. Die Führungsplatte 20 ist mit aus der Zeichnung nicht ersichtlichen
Erhebungen versehen, welche in die Öffnungen 21 des Bildträgers 16 eingreifen, wodurch
die jeweils zu betrachtenden Bildpaare in Übereinstimmung mit den: Öffnungen 18
gehalten werden.
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Der vordere Gehäuseteil i i Ist mit einem zentralen vorspringenden
Ansatz oder Kasten 25 versehen, in dem sich zwei in waagerechter Richtung
voneinander entfernte Öffnungen 26 befinden. Diese sind in der Weise oval gestaltet,
daß die großen Durchmesser der Ovale in einer gemeinsamen Waagerechten zusammenfallen,
wobei ihre Mittelpunkte in einer Entfernung voneinander liegen, die dem durchschnittlichen
Abstand der menschlichen Augen ungefähr entspricht. In der Mitte des Apparates.,
ist der Ansatz oder Kasten 25 mit einer Einbuchtung 2.7 versehen, durch welche der
Apparat auf die Nase des Betrachters gesetzt und dadurch mit den Mittelpunkten der
Öffnungen 26 vor dessen Augen gebracht werden kann. In dem kastenartigen Ansatz
befindet sich in den Öffnungen 26 je ein Okular 28 mit einer Linse 29, deren optische
Achse gegen die durchsichtigen Bilder 17 gerichtet ist,
wodurch
eine Vergrößerung der auf dem Bildträger 16 enthaltenden Darstellungen 17 erzielt
wird. Stimmen die optischen Achsen der Linsen 29 mit den Mittellinien der Öffnungen
26 überein, so ist das Stereoskop für den durchschnittlichen, menschlichen Augenabstand
gestellt. Darüber hinaus ist der Apparat jedoch auch für engere oder weitere Augenabstände
einstellbar.
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Jedes der beiden Okulare 28 besteht aus einem ausziehbaren zylindrischen
Rohr 3o, welches in der Bohrung 3 i eines Führungsstückes 32 teleskopisch verschiebbar
ist. Die Führungsstücke ihrerseits sind ebenfalls verschiebbar, und zwar zwischen
je einem oberen Gleitblech 33 und einem parallel dazu gelagerten unteren Gleitblech
34, die auf beliebige Weise in Nuten od. dgl. des Gehäuseteiles i i befestigt sein
können. Für die seitliche Verstellung der Okulare 28 sind die Führungsstücke 32
mit Schiebekeilen 37 versehen, mittels derer sie in Führungsschlitzen 36 der Gleitbleche
33 und in Schlitzen 38 der Gleitbleche 34 seitlich verschoben werden können. Ein-
Umkehrgelenk dient hierbei zur Einhaltung einer gleichmäßigen, gleichzeitigen und
gleich großenBewegung derFührungsstücke32 in zueinander umgekehrten Richtungen,
wodurch die Okulare seitlich verstellt werden. Das Umkehrgelenk besteht in dem dargestellten
Beispiel aus einem mittleren doppelarmigen Hebel 4o, der sich in Richtung der optischen
Achsen erstreckt und in der mittleren Verbindungslinie zwischen den beiden Führungsstücken
32 schwingbar gelagert ist, und aus je einem Lenker 41, die je einen der freien
Arme des Hebels mit seinem betreffenden Schiebekeil verbinden. Diese Keile sind
zu diesem Zwecke in der Mitte mit einem Loch 42 versehen, in welches die umgebogenen
Enden der Lenker41 jeweils eingreifen.
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Zur Erzielung einer einwandfreien Seitenverstellung der Okulare 28
ist folgende Einrichtung getroffen: Eine in, ihrer Längsrichtung geriffelte bzw.
gezahnte Einstellstange 45 ist oberhalb der Okulare 28 so angeordnet, daß sie seitlich
aus dem Gehäuse ii herausragt und außerhalb desselben mit einem knopfartigen Griff
46 versehen ist. Diese Einstellstange 45 ist in durchgehenden Bohrungen 47 der Führungsstücke
32 gelagert, wobei die Bohrungen 47 und 31 sich so schneiden, daß die Zähne der
Einstellstange 45 in die Bohrung 31 hineinragen. Seitlich eines der Führungsstücke
32 ist die Einstellstange finit Ausdrehungen versehen, in denen Sprengringe 48 eingelassen
sind, die sich auf beiden Seiten eng an das Führungsstück anlegen. Wenn man nun
die Einstellstange 45 der Länge nach nach außen zieht oder nach innen drückt, so
wird das zwischen den Sprengringen festgehaltene Führungsstück um den jeweils gleichen
Betrag mitgenommen, und diese Bewegung wird gleichzeitig im umgekehrten Sinne durch
das Umkehrgelenk 40, 41 auf das andere Führungsstück übertragen.
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Um das Okular 28 in der Bohrung 31 festzuhalten und gleichzeitig die
Einstellung der Brennweite, d. h. eine Verstellung der Linse 29 gegenüber den stereoskopischen
Darstellungen 17 zu ermöglichen, ist das Rohr 30 mit einer sich längsweise
über dasselbe erstreckenden Fläche versehen, in welche eine Anzahl Zähne 5o eingeschnitten
sind, die mit den Zähnen am Umfange der Einstellstange 45 im Eingriff stehen. Die
Zähne 5o erstrecken sich jedoch nicht bis an das Ende des Rohres 30, wodurch erreicht
wird, daß das Okular nicht ohne vorherige Entfernung der Einstellstange aus dem
Apparat herausgenommen werden kann, da die ungezahnten Enden der gezahnten Fläche
die Verdrehung der Einstellstange über ein bestimmtes Maß hinaus nicht zulassen.
Die Stange 45 dient daher nicht nur zur seitlichen Verstellung der Okulare, sondern
auch zur Einstellung der Brennweite der Linse 29.
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Die oberen und unteren Gleitplatten 33 bzw. 34 stehen in fester Verbindung
mit dem mittleren Stützblock 52, an dem der Bolzen 23 befestigt ist und welcher
an seinem unteren Teil mit der Naseneinbuchtung 27 ausgestattet ist, die sich bis
in die untere Gleitplatte 34 fortsetzt. Die obere Gleitplatte 33 ist auf dem Stützblock
52 durch Schrauben 54 befestigt und die untere Gleitplatte 34 durch Schrauben 55
an der Unterseite desselben. Auf dieseWeise wird eine genaue Übereinstimmung der
optischen Achsen erzielt, unabhängig von den Wänden des Gehäuseteiles i i.
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Um eine genaue Einstellung der Sehachsen unter Beibehaltung ihrer
Parallelität und ohne Verzerrung des zu übertragenden Bildes zu erzielen, sind im
Innern des Apparates zwischen den Führungsblöcken 32 und den Fenstern 18 transparente
Körper 6o angeordnet. Diese Körper 6o bestehen vorzugsweise aus optisch reinem Glas
oder einem anderen transparenten Material mit bekanntem Brechungsindex. Weiterhin
sind die Glaskörper von bestimmter Dicke mit genau parallelenVorder-und Rückflächen.
Bei Einstellung der Linsen auf den durchschnittlichen Abstand der menschlichen Augen
ist die Lage der Glaskörper 6o im Apparat eine zu den Sehachsen, genau senkrechte.
In diesem Falle nehmen die Sehlinien einen völlig geraden Verlauf. Im Bedarfsfalle
kann jedoch nach den Gesetzen. der Lichtbrechung eine Verschiebung der Sehachse
durch winkelförmigeVerstellung derGlaskörper6o herbeigeführt werden. Zu diesem Zwecke
sind die Glaskörper in Fassungen.6.i eingebettet, aus denen nach oben jeweils ein
Stift 6:2 und nach unten ein gleichachsiger Stift 63 hervorragt. Die Stifte
62 und 63 liegen jeweils in der senkrechten Mittelachse der Glaskörper. Die Stifte
62 sind in Öffnungen der oberen Gleitplatte 33 gelagert, und die Stifte 63 in entsprechende
Öffnungen der unteren Gleitplatte 34. Durch Einfügung von Zwischenscheiben64wirdder
erforderlicheAbstand zwischen den Fassungen 61 und der Platte 34 gewahrt.
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Um nun eine gleichzeitige und gleichmäßige Winkelverstellung der Glaskörper.in
einander entgegengesetzter Richtung in dem Grade zu ermöglichen, wie er durch die
seitliche Verschiebung der Linsen gegeben ist, ist die folgende Einrichtung getroffen:
DieOkulare 28 sind mit den Glaskörpern
6o bzw. deren Fassungen 61
durch Lenker verbunden, die aus zwei an den, Okularhaltern 32 befestigten Platten
7o bestehen und sich bis über einen Teil der Fassungen 61 erstrecken. In diesen
Platten 7o befinden sich jeweils Gabelschlitze 71 in Richtung der optischen Achsen,
die jeweils einen voli den Fassungen 61 nach oben ragenden Stift 72 umgreifen. Die
Stifte 72 liegen in. Richtung der Drehachsen 62 der Glaskörper, jedoch etwas abseits
von .diesen. Wenn daher die Okulare aus ihrer mittleren Stellung seitlich verschoben
werden, so werden die Glaskörper nach folgender Berechnung verdreht: Mathematisch
genau sollen die Linsen jederzeit eine Entfernung von S ± 2 D voneinander aufweisen,
wobei S den Abstand der Unendlichkeitspunkte der eingesetzten stereoskopischen Darstellungen
bedeutet und D den Betrag, um den jede Linse aus der Normallage zur Anpassung an
den jeweiligen Augenabstand verschoben werden muß. Die Verschiebung D wird durch
die Glaskörper wieder auf den Wert für S zurückgeführt und beträgt auf dse Glaskörper
bezogene:
In dieser Formel bedeuten t die Dicke des Glaskörpers n lern B2edhungsi.ndex und
a den Wihkel, um den die Glaskörper jeweils verstellt werden.
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Es hat sich erwiesen, daß die Herstellung eines Apparates, der diese
Funktion genau auszuüben imstande ist, zwar möglich, jedoch umständlich und praktisch
schwer durchführbar ist. Man kann jedoch mit einem weit weniger komplizierten Mechanismus,
der auch handlicher und in der Herstellung einfacher ist, das gewünschte Ergebnis
mit einem sehr hohen Annäherungswert erreichen, und zwar handelt es sich dabei um
den vorbeschriebenen und in der Zeichnung dargestellten stereoskopischen Apparat.
In diesem hier beschriebenen Stereoskop werden die Linsen, um den Betrag S ± 2 D'
voneinander entfernt, wobei D' eine mit tg a mültiplizerte Konstante darstellt.
Als Konstante wurde hierbei die Zahl o,r69o empirisch ermittelt. Eine die korrekte
mathematische Formel genau wiedergebende Kurve zeigt im Vergleich mit einer die
angenäherte Formel darstellende Kurve, daß die angenäherte Kurve der genauen Kurve
in einem Grade entspricht, der geringer ist als die bei der Herstellung und dem
Zusammenbau unvermeidlichen Fehler. In der dargestellten Einrichtung läßt sich die
nach beiden Richtungen maximal erforderliche Verstellung bei Verwendung eines etwa
halbzölligen Glaskörpers leicht unterbringen, wenn man die senkrechten Kanten der
Fassung 61 abschrägt, wie dies durch die schrägen Kanten 73 in Fig. 6 schematisch
angedeutet ist.
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In Fig. 6 ist die Verstellung der Sehachsen bei der vorstehend behandelten
Vorrichtung schematisch dargestellt. Die voll ausgezogenen Linien stellen die Sehachsen
bei Verschiebung der Linsen. 29 nach innen dar, während die punktierten Linien die
sich bei Verschiebung der Linsen nach außen ergebende Lage der Sehachsen andeuten.