DE2948687A1

DE2948687A1 - Binokulare betrachtungsanordnung

Info

Publication number: DE2948687A1
Application number: DE19792948687
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Wolfgang 2804 Lilienthal Dietz
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Dst Deutsche System-Technik 2800 Bremen De GmbH
Priority date: 1979-12-04
Filing date: 1979-12-04
Publication date: 1981-06-11
Also published as: NL8006545A; US4398788A; FR2471615B1; JPS6349203B2; GB2065325A; NL187412C; DE2948687C2; GB2065325B; SE8008406L; JPS56102820A; FR2471615A1; NL187412B; SE451282B

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH -* _pHD 79.144

Binokulare Betrachtungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine binokulare Betrachtungsanordnung zur Betrachtung des gleichen Bildes mit beiden Augen gleichzeitig, mit je einem Okular für jedes Auge sowie mit einem Strahlteiler und mit Umlenkprismen.

Derartige Betrachtungsanordnungen werden verwendet, wenn nicht für jedes Auge getrennte Bilder in der gleichen Bildebene erzeugt werden können, wie z.B. bei einem Mikroskop. Bekannte Betrachtungsanordnungen verwenden Rhombusprismen mit Strahlteilung, wobei das eine Okular über ein Umlenkprisma und den Strahlenteiler und das andere Okular über zwei Umlenkprismen und den Strahlenteiler auf die Bildebene eingestellt sind. Die Einstellung der Betrachtungsanordnung auf den Pupillenabstand des Betrachters erfolgt dabei durch Verdrehen über einen periskopischen Versatz. Dieser Aufbau ergibt jedoch eine große und schwere Betrachtungsanordnung, die nicht flach aufgebaut ist, sondern wegen der erforderlichen Größe der Umlenkprismen aus zwei in einem Winkel zueinander angeordneten Teilen besteht, die wegen der Einstellmöglichkeit auf den Pupillenabstand des Betrachters zueinander drehbar angeordnet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Betrachtungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die einfach, klein und flach aufgebaut ist und bei der auf einfache Weise die Einstellung auf den Pupillenabstand des Betrachters erfolgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das eine Okular nur über den Strahlenteiler auf das Bild und das andere Okular auf ein Zwischenbild in einer Zwischenbildebene eingestellt ist, das eine dem Strahlenteiler nachgeschaltete Abbildungsoptik erzeugt. Dabei wird

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also bewußt auf einen weitgehend symmetrischen Aufbau verzichtet, wodurch andererseits jedoch eine Anzahl Umlenkprismen gespart werden können. Dadurch ist ein gedrängter und flacher Aufbau möglich. Zweckmäßig ist es, wenn die Abbildungsoptik ein Kollimatorobjektiv, dessen eingangsseitige Brennebene über den Strahlenteiler im wesentlichen mit dem zu betrachtenden Bild zusammenfällt, ein dem Kollimatorobjektiv nachgeordnetes Fernrohrobjektiv mit im wesentlichen gleicher Brennweite und ein bildumkehrendes Pentagonprisma mit Dachkante enthält, und daß das andere Okular auf die die Zwischenbildebene darstellende Brennebene des Fernrohrobjektivs eingestellt ist. Derartige Objektive können sehr einfach aufgebaut und klein sein, so daß sich eine kleine Gesamtanordnung ergibt.

Ferner ist es zweckmäßig, daß das Fernrohrobjektiv, das Pentagonprisma und das andere Okular eine räumliche Einheit bilden, die zum Einstellen des Abstands der Okulare auf den Pupillenabstand des Betrachters gegenüber dem Kollimatorobjektiv verschiebbar ist. Mit einem solchen Aufbau ergibt sich eine sehr leichte Verstellmöglichkeit, da der Strahlengang zwischen Kollimatorobjektiv und Fernrohrobjektiv praktisch parallel ist. Um den Einfluß eines leichten Verkippens der beiden Teile gegeneinander beim Einstellen möglichst gering zu halten, ist es zweckmäßig, daß das Fernrohrobjektiv die gleiche Brennweite hat wie das andere Okular. Auf diese Weise bleibt die Parallelität der Blickrichtung für beide Augen auch bei einem leichten Verkippen erhalten.

Eine besonders zweckmäßige Verwendung der erfindungsgemäßen Betrachtungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß das zu betrachtende Bild am Ausgang einer Bildverstärkerröhre mit einem aus einem Glasfaserbündel bestehenden Twister zum Ausgleich der Bildumkehr, die ein der Bildverstärkerröhre vorgeordnetes Objektiv hervorruft, erzeugt

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wird. Beim Betrachten von terrestrischen Szenen ist es bei Verwendung der erfindungsgemäßen Betrachtungsanordnung notwendig, daß das zu betrachtende Bild in der Bildebene aufrecht steht. Bei anderen Anwendungsfällen, beispielsweise bei Mikroskopen, wo die Bildorientierung keine Rolle spielt, kann das zu betrachtende Bild auch umgekehrt stehen.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das Objektiv 1 bildet eine zu betrachtende Szene umgekehrt auf der Kathode 10 einer Bildverstärkerröhre 2 ab. Ein Bildumkehr-Twister 3 in der Bildverstärkerröhre 2 gibt in der Bildebene 11 das lichtverstärkte Bild aufrecht wieder. Dieses Bild in der Bildebene 11 wird mit der rechten Lupe 5¹

_]5 direkt, d.h. nur über den Strahlenteiler 4, betrachtet. Dieser Strahlenteiler 4 läßt etwa 50% des von der Bildebene 11 ausgesandten Lichtes gerade hindurchtreten und wirkt für den wesentlichen Rest des nicht gerade durchgelassenen Lichtes als ein Spiegel, der unter einem Winkel von 45° zur Achse der Bildverstärkerröhre und der damit weitgehend zusammenfallenden Achse des Okulars 5¹ steht. Dieses reflektierte Licht wird also in eine Richtung senkrecht zu dieser Achse zur seitlichen Austrittsfläche des Strahlenteilers 4 abge~ lenkt.

Die dort austretenden Lichtstrahlen werden von einem Kollimatorobjektiv 9 aufgenommen, das mit der Bildverstärkerröhre 2 mit Twister 3, dem Strahlenteiler 4 und dem Okular 5' eine Baueinheit bildet.

Wenn das Kollimatorobjektiv 9 so eingestellt ist, daß dessen Brennebene mit der Bildebene 11 zusammenfällt, tritt das Licht aus dem Kollimatorobjektiv 9 praktisch parallel aus.

Dieses parallel austretende Licht fällt auf ein Fernrohrobjektiv 8, das zweckmäßig die gleiche Brennweite hat wie

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das Kollimatorobjektiv 9, um einen Abbildungsmaßstab 1:1 zu erreichen. Diese beiden Objektive können auch völlig gleich aufgebaut sein.

Das das Fernrohrobjektiv 8 verlassende Licht tritt in ein Pentagonprisma 8 mit Dachkante, ein sogenanntes Goulier-Prisma, ein und wird um 90 abgelenkt, und durch die doppelte Reflektion an den Dachkanten wird das Bild gleichzeitig umgedreht. Dabei kann die Zwischenbildebene 7 in dem Prisma 6 liegen.

Das aus dem Prisma 6 austretende Licht fällt auf das Okular 5, das auf die Zwischenbildebene 7 eingestellt ist und im übrigen mit dem Okular 5¹ übereinstimmt. Die Zwischenbildebene 7 muß daher in der gleichen Ebene liegen wie die Bildebene 11, abgesehen von kleinen Verkantungen, die entstehen können, wenn Fernrohrobjektiv 8, Prisma 6 und Okular 5 eine Baueinheit bilden, die gegenüber der erstgenannten Baueinheit verschiebbar angeordnet ist. Da das Licht zwischen dem Kollimatorobjektiv 9 und dem Fernrohrobjektiv 8 praktisch parallel verläuft, verschiebt sich bei einer Verschiebung der beiden Teile gegeneinander zur Einstellung der beiden Okulare 5 und 5¹ auf den Pupillenabstand des Betrachters die Zwischenbildebene 7 nicht. Da ferner Kollimatorobjektiv 9 und Fernrohrobjektiv 8 die gleiche Brennweite haben, entsteht in der Zwischenbildebene 7 das gleiche Bild in gleicher Größe wie in der Bildebene 11. Dadurch ist der Bildeindruck durch beide Okulare 5 und 5' stets gleich, unabhängig von einer Verschiebung der beiden Baueinheiten gegeneinander. Auf diese Weise entsteht ein Nachtsicht-Fernglas, bei dem die von der Bildverstärkerröhre lichtverstärkte Szene von beiden Augen gesehen wird, jedoch die sehr teure Bildverstärkerröhre nur einmal vorhanden sein muß, da der stereoskopische Eindruck bei Verwendung von zwei Bildverstärkerröhren vernachlässigbar gering wäre.

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Um einen möglichst kleinen, flachen und leichten Aufbau zu erhalten, wurde für die Prismen-Bildumkehr ein Goulier-Prisma gewählt. Dadurch ist der Einbau einer Feldlinse in die Zwischenbildebene 7 nicht möglich. Bei kleinen Durchmessern des Okulars 5 kann man links nicht den vollen Zwischenbild-Durchmesser übersehen, sondern nur einen zentralen Ausschnitt. Fusioniert der Betrachter den linken, zentralen Ausschnitt mit dem rechten Gesamtbild, so ergibt sich nach der Schrödinger-Gleichung für die binokulare Helligkeitsmischung ein gleichmäßiger Gesamtbildeindruck

R ² R ²
B_G = ^BH " ^BD

^BH ^{+ B}D

Bjt = Leuchtdichte der hellen Bildzonen Bq - Leuchtdichte der entsprechenden dunklen Bildzonen.

Dieser Effekt verringert auch die Vignettierung bei größe-

ren Pupillenabstands-Einstellungen, wenn der Abstand zwischen Kollimatorobjektiv und Fernrohrobjektiv vergrößert wird und das Fernrohrobjektiv hierfür nicht überhöht werden soll.

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Claims

X PHD 79-144 Patentansprüche

1. Binokulare Betrachtungsanordnung zur gleichzeitigen Betrachtung eines durch Abbildung erzeugten Bildes mit beiden Augen, mit je einem Okular für jedes Auge sowie mit einem Strahlteiler und mit Umlenkprismen, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Okular (5¹) nur über den Strahlenteiler (4) auf das Bild und das andere Okular (5) auf ein Zwischenbild in einer Zwischenbildebene (7) eingestellt ist, das eine dem Strahlenteiler (4) nachgeschaltete Abbildungsoptik (6,8,9) erzeugt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik ein Kollimatorobjektiv (9), dessen eingangsseitige Brennebene über den Strahlenteiler (4) im wesentlichen mit dem zu betrachtenden Bild (11) zusammenfällt, ein dem Kollimatorobjektiv nachgeordnetes Fernrohrobjektiv (8) mit im wesentlichen gleicher Brennweite und ein bildumkehrendes Pentagonprisma (6) mit Dachkante enthält, und daß das andere Okular (5) auf die die Zwischenbildebene

(7) darstellende Brennebene des Fernrohrobjektivs

(8) eingestellt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernrohrobjektiv (8), das Pentagonprisma

(6) und das andere Okular (5) eine räumliche Einheit bilden, die zum Einstellen des Abstands der Okulare (5, 5¹) auf den Pupillenabstand des Betrachters gegenüber dem Kollimatorobjektiv (9) verschiebbar ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernrohrobjektiv (8) die gleiche Brennweite hat wie das andere Okular (5).

5 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das zu betrachtende Bild am Ausgang einer Bildverstärkerröhre (2) mit einem aus einem Glasfaserbündel bestehenden Twister (3) zum Ausgleich der Bildumkehr, die ein der Bildver-

io stärkerröhre (2) vorgeordnetes Objektiv (1) hervorruft, erzeugt wird.

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