DES0030776MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 21. Oktober 1952 Bekanntgemacht am 22. September 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung geht aus von einem stereoskopischen Betrachtungsgerät, bei dem die Okulare seitwärts in in zueinander entgegengesetzten Richtungen sowie längs ihrer optischem Achsen einstellbar sind.

Die Erfindung besteht bei diesem Gerät darin, daß bei festem seitlichem Bildabstand in den Sehachsen je eine planparallele durchsichtige Platte zum parallelen Verschieben der Sehachsen auf den jeweiligen Augenabstand angeordnet ist und daß 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 Okularverschiebungen 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

509 536/159

S 30776 IXaJ'42 h

links verschoben sein. Der umgekehrte Vorgang Irill bei einem engen Zusammenstehen der Okulare ein. Die Folge ist eine Aligenüberanstrengung, da stereoskopische Bilder nur dann einwandfrei betrachtet weiden können, wenn die optischen Achsen der Linsen mit den optischen Mittelpunkten der Milder übereinstimmen.

Durch die Erfindung wird demgegenüber das Problem des Ausgleichs der Sehachsen durch Anwendung von planparallelen durchsichtigen !Matten gel (ist, deren Bewegung mit der Seiteilverschiebung der Linsen koordiniert ist. Wenn die Okulare ■/.. B. für einen Betrachter mit weitem Augenabstand auseiiiandergeschobei» 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 umgekehrten Sinne für einen Betrachter mit engerem Augenabstand.

I'lanparallele Platten zur seitlichen Verlagerung der Sehachsen sind zwar an sich für die Betrachtung stcreoskopischer Bilder bekannt, nicht aber in Verbindung mit einem ()kularlinsen enthaltenden (ierät nach Art der Erfindung, bei dem die Platten zwecks gleichzeitiger Bewegung in entgegengesetzten Winkcllagen zu beiden Seiten einer zur Sehachse senkrechten Ebene miteinander verbunden sind und zwangläufig durch die Einstelleinrichtung für die Okulare mit eingestellt werden,

3<· wenn das Stereoskop jeweils Betrachtern mit weitem und engerem Augenabstand angepaßt wird.

Ks ist ferner schon vorgeschlagen worden, bei seitlicher Verschiebung der optischen Systeme dafür zu sorgen, dal.i zwangläulig die optischen Achsen auf die Bildniitteii gerichtet bleiben. Demgegenüber kommt es bei der Erfindung auf die Anwendungdieses Prinzips bei einem stereoskopischen Betrachtungsgerät an, bei dem der Abstand der ( Ikularliiisen zur Ebene der Bilder je nach der individuellen Sehschärfe des Betrachters verstellbar ist.

Wesentlich ist also bei der Erfindung eine neuartige Vereinigung von teilweise an sich bekannten Elementen zu einem stereoskopischen Betrachtungsgerät, bei dem mit einer einzigen Regelvorrichtung alle gewünschten Einstellungen durchgeführt werden können, ohne Bauweise und Handhabung umständlich zu gestalten und die Grenzen der Wirtschaftlichkeit zu überschreiten.

Die Zeichnungen veranschaulichen als Ausführungsbeispie! einen stereoskopischen Betrachtungsapparat mit den erfmdungsgemäßen, in den Ansprüchen niedergelegten Merkmalen, der nachstehend kurz als »Stereoskop« bezeichnet wird. In diesen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 das Stereoskop in Vorderansicht;
Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Okulart rage rs;

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Apparat mit einem Teil desselben im Schnitt nach den Linien 3-3 in den Fig. 1 und 5;

Fig. 4 stellt ebenfalls eine Draufsicht dar, jedoch teilweise im Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 1 ;

Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch eines der Okulare nach der Linie 5-5 der Fig. 4;

Fig. 6 zeigt in schematisclier 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 10, ri, die in der bei 12 angedeuteten Bildebene auf beliebige Weise aneinandergefügt sind. Der hintere Teil 10 des Gehäuses ist mit einem Paar rohrförmiger Ansätze 13 ausgestattet, die jedes durch eine Mattglasscheibe 14 nach außen abgeschlossen sind. Die Abschlußkante des hinteren Gehäusetciles 10 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 19 ein- und ausgeführt. Die dem Betrachter zugewendete Seite des Bildträgers 16 stützt sich zum Teil auf den Rand des vorderen Gehäuseteils 11 und zum go anderen Teil gegen eine Führungsplatte 20, welche durch in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel mit einer Anzahl von Perforationen 21 am Rande des Bildträgers in Verbindung steht. In ihrer Mitte ist die Führungsplatte 20 mit einem Flansch 22 versehen, der zur Zentrierung eines noch zu beschreibenden festen Teiles des Apparates durch den Bolzen 23 dient, während die Führungsplatte 20 in einen durch einen Seitenschutz 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.

Der vordere Gehäuseteil 11 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 M'ittelpunkte 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 27 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,

556/159

S 30776IXal42 h

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 eingestellt. Darüber hinaus ist der Apparat jedoch auch für engere oder weitere Augenabstände einstellbar.

Jedes der beiden Okulare 28 besteht aus einem ausziehbaren zylindrischen Rohr 30, welches in der Bohrung 31 eines Führungsstückes 32 teleskopisch verschiebbar ist. Die F.ührungsstücke 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 11 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 großen Bewegung derFührungsstücke32 in zueinander umgekehrten Richtungen, wodurch die Okulare seitlich verstellt werden. Das Umkehrgelenk besteht in dem dargestellten Beispiel aus einem mittleren doppelarmigen Hebel 40, der sich in Richtung der optischen Achsen erstreckt und in der mittleren Verbindungslinie zwischen den beiden Füh rungs stücken 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 Lenker 41 jeweils eingreifen.

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 11 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 mit 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 Führüngsstück um den jeweils

-■; gleichen Betrag mitgenommen, und diese Bewegung wird gleichzeitig im umgekehrten Sinne durch das Umkehrgelenk 40, 41 auf das andere Führungsstück übertragen.. ' ' .'■

Um das Okular 28 in der Bohrung 31 festzu-,·.,;,» halten und gleichzeitig die Einstellung der Brennweite; d, h. eine Verstellung der Linse;. 2.9 gegenüber den. stereoskopischen Darstellungen 17 zu ermöglichen, ist das Rohr 30 mit einer sich längsweise über dasselbe erstreckenden Fläche versehen, in welche eine Anzahl Zähne50.eingeschnitten sind, die mit den Zähnen am Umfange der Einstellstange :; 45 im Eingriff stehen. Die Zähne 50 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 Brenn- , weite der Linse 29.

Die oberen und unteren Gleitplatten 33 bzw. 34 stellen 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 , diese Weise wird eine genaue Übereinstimmung der optischen Achsen erzielt, unabhängig von den Wänden des Gehäuseteiles 11.

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 60 angeordnet. Diese Körper 60 bestehen vorzugsweise aus optisch reinem Glas oder einem anderen transparenten Material mit bekanntem Brechungsindex. Weiterhin sind die Glaskörper von bestimmter Dicke mit genau parallelen Vorder- und Rückflächen. Bei Einstellung .der Linsen auf den durchschnittlichen Abstand der menschlichen Augen ist die Lage der Glaskörper 60 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 winkelförmige Verstellung derGlaskörperoo herbeigeführt werden. Zu diesem Zwecke sind die Glaskörper in Fassungen.61 eingebettet, aus denen nach oben jeweils ein Stift62 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.

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:. Die Okulare 28 sind mit denGlaskörpern

509556/159:

S 30776 IX α/42 h

Cto hzw. deren Fassungen 61 durch Lenker verbunden, die aus zwei an den Okularhaltern 32 befestigten Platten 70 bestehen und sich bis über einen Teil der Fassungen 61 erstrecken. In diesen !Matten 70 befinden sich jeweils Gabelschlitze 71 in Richtung der optischen Achsen, die jeweils einen von ilen Fassungen 61 nach oben ragenden Stift 72 unigreifen. 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 I) den Betrag, um den jede Linse ims der Normallage zur Anpassung an den jeweiligen Augenabstand verschoben werden muß. Die Verschiebung/) wird durch die Glaskörper wieder auf den Wert für S zurückgeführt und beträgt auf die Glaskörper bezogen:

/) = / sin a _ /

cos α sin «)

r — sin- a

ist.

In dieser Formel bedeuten / die Dicke des Glaskörpers ;; deil· Brechungsindex und α den Winkel, um den die Glaskörper jeweils verstellt werden.

ICs 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 Λ' i 2 I)' voneinander entfernt, wobei D' eine mit Ig α multiplizerte Konstante darstellt. Als Konstaute wurde hierbei die Zahl 0,1690 empirisch ermittelt. Kine 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 Tierstellung 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 schematise» angedeutet ist.

Jn 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.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Stereoskopisches Betrachtungsgerät, bei dem die Okulare seitwärts in zueinander entgegengesetzten Richtungen sowie längs ihren optischen Achsen einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei festem seitlichem Bildabstand in den Sehachsen je eine planparallele durchsichtige Platte (60) zum parallelen Vcrschieben der Sehachsen auf den jeweiligen Augenabstand drehbar angeordnet ist und daß diese planparallelen Platten (60) zwangläufig durch die für beide Okularverschiebungen gemeinsame Einstelleinrichtung (45, 46) mit eingestellt werden.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede planparallele Platte (60) mittels eines senkrechten Drehzapfens (62, 63) zwischen zwei zur Aufnahme der Okularführungsstücke (32) dienenden Glcitplatten (33- 34) drehbar gelagert und mit dem Führungsstück (32) des zugehörigen Okulars (28) durch einen Lenker (70) verbunden ist, der die zugeordnete Platte (60) bei gleichem Abstand der Mittelpunkte der Okularlinsen (29) und der Bilder (17) rechtwinklig, bei seitlicher Okularverschiebung in einer dieser entsprechenden Winkelstellung hält.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die planparallele Platte (60) mit dem Führungsstück (32) verbindende Lenker (70) jeweils an einem zu den Drehzapfen (62, 63) abgesetzten, parallel dazu angeordneten Stift (72) mit einem Schlitz angreift, der sich in Längsrichtung der Sehachse erstreckt.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Okularverschiebung eine tangentiale Funktion auf den Verstellwinkel der planparallelen Platten (60) ausübt, nach der Formel

D = K tang α

oder annähernd nach der Formel no

(cos α sin α)

t sin α — t

V w² ■—

sin² a

worin D die Okularverschiebung, α den Verstellwinkel und K eine durch den Brechungsindex («) und die Dicke (t) der Platte (60) bestimmte Konstante bedeutet.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit äußeren Schaltzähnen (50) versehenen Fassungen (30) der Okulare (29) längs verschieblich in den Bohrungen (31) von Führungsstücken (32) angeordnet sind, die zwischen den Gleitplatten (33» 34) unter Parallelhaltung ihrer Achsen quer verschiebbar geführt sind und durch ein auf einer der Gleitplatten (33, 34) angeordnetes

556/159

S 30776 IXaI 42h

Umkehrgelenk (40, 41) derart miteinander verbunden sind, daß die Seitenverschiebung des einen Führungsstückes (32) gleichzeitig eine gleichartige Verschiebung des anderen in entgegengesetzter Richtung bewirkt.

6. Gerät nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Hauptbohrung (31) der Führungsstücke (32) schneidenden Querbohrung (47) eine geriffelte bzw. längs gezahnte Einstellstange (45) angeordnet ist, deren Zähne mit beiden; Fassungen (30) in deren Schaltzähnen (50) im Eingriff stehen und die mit Anschlägen (48) eines der Führungsstücke (32) zur Querverschiebung der Okulare umgreifen.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 826 367, 483471; französische Patentschrift Nr. 336 231;
USA.-P.atentschrift Nr. 1 221 091.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen