DD155657A1 - Binokularer schiebetubus - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist in allen Gebieten der Optik einsetzbar und ist fuer Vergleichs- und Messzwecke ausbaubar. Ziel der Erfindung ist ein binokularer Schiebetubus zur verlustlosen Einspiegelung eines zweiten Strahlenganges. Das Wesen der Erfindung liegt darin, dass als Strahlenteilerprisma ein Doppelprisma mit einer in der Symmetrieebene liegenden Strahlenteilerflaeche verwendet wird und beiderseitig zur Strahlenteilerflaeche die Okularprismen angeordnet sind. Das einmal reflektierende Okularprisma ist dem Doppelprisma geometrisch aehnlich. Das zweimal reflektierende Okularprisma ist dem entlang der Symmetrieebene geteilten Doppelprisma geometrisch aehnlich. Die in das Doppelprisma einfallenden Strahlen werden durch die Strahlenteilerflaeche jeweils in zwei Okularstrahlen aufgespalten. Beide Okularstrahlen erfahren anschliessend in den Okularprismen eine Ablenkung. Durch gleiche bzw. unterschiedliche Verteilung der Luftabstaende zwischen dem Doppelprisma und dem jeweiligen Okularprisma sind die in Einblickrichtung projizierten optischen Weglaengen in gleichem Abstand von der Strahlenteilerflaeche legbar.

Description

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Binokularer Schiebetubus

Anwendungsgebiete der Erfindung:t

Der binokulare Schiebetubus kann an den verschiedensten optischen Geräten an Stelle monokularer Einblickvorrichtungen verwendet werden, so z* B* bei Mikroskopen, Pernrohren, Justiergeräten und photogrammetrisehen Geräten*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen;

Zur Einstellung des Augenabstandes, wobei die optische Weglänge zwischen Tubusansatzfläche und· Sehfeldblendenebene des Okulars unverändert bleibt, sind grundsätzlich zwei technische Lösungen bekannt« Diese sind beispielsweise in Brockhaus "ABC der Optik", VEB F«A* Brockhausvorlag, Leipzig 1961, K* Mütze, S« 575, beschrieben« Die eine besteht darin, daß die Okularaufnahraestutzen um eine gemeinsame Achse, um gleiche Winkel, geschwenkt werden* Der anwenderseitige Nachteil dieser Lösung ist, daß sich gleichzeitig mit der Abstandsänderung der Okularaufnahmestutzen die Orientierung der in der Okularzwischenbildebene befindlichen Okularstrichplatten veränderte

Wesentlich günstiger ist die zweite technische Lösung der diametralen Verstellbarkeit der Aufnahraestutzens Die erforderliche Führung zweier Grundplatten zur Augenabstands» einstellung und der von jeder Grundplatte getragenen Püh-

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rung zur gleichzeitigen Abstandsänderung zwischen Okularprisma und Okularaufnahmestutzen sind orthogonal zueinander angeordnet und parallel zu den Okularstrahlengängen ausgerichtet. Dabei wird in beiden Okularstrahlengängen nur die letzte der wirksamen Reflexionsflächen bewegt, so daß beidseitig Kippfehler auftreten können« Das optische System dieser Binokulartuben enthält als Bauelemente Würfel- und HalbwÜrfelprismen sowie eine halbdurchlässige Strahlenteilerlache«

Ein zentral angeordnetes Würfelprisma mit einer- diametral angeordneten Strahlenteiler lache teilt den einfallenden Lichtstrom in zwei zunächst divergent zueinander • verlaufende Okularstrahlengänge auf*

Anschließend werden diese Okularstrahlengänge durch die jeweiligen Okularprismen parallel zueinander ausgerichtet, wobei bei einem Reflexionsunterschied von eins die geringstmöglichen Reflexionen auftreten* Die Ablenkung erfolgt in Richtung des Okularprismas mit der doppelten Reflexionszahle Ein besonderes Merkmal dieser Binokulartuben ist, daß das e.ine Okularprisma nur eine Strahlversetzung verursacht, während das andere mit nur einer Reflexionszahl eine Ablenkung von 90° bewirkt» Weiterhin sind die optischen Lichtwege in Glas und Luft für beide Okularstrahlengänge jeweils gleich und die Lichtdurchgangsflachen aller Prismen sind senkrecht zu der optischen Achse des jeweils durchgehenden Strahlenbündels orientiert»

Die Einspiegelung eines zweiten, festen Strahlenganges ist nur bei dem diametral verstellbaren Binokulartubus möglich« Da sich die Koppelstelle unmittelbar unterhalb des strahlversetzenden Okularprismas befindet, ist sie jedoch nur schwer zugänglich« Die beiden EingangskanäIe und Ansatzflachen schließen bei gleicher optischer

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Weglänge einen Winkel von 90° ein» Da keine gemeinsame Ansatzfläche vorhanden ist, wird leicht eine Dejustierung verursacht« Die Vertauschung der Eingangskanäle, um bei ungeänderter optischer Weglänge die unterschiedliche Reflexionszahl zu nutzen, ist nicht vorteilhaft, da eine ungünstige Sitzposition bezüglich des Grundgerätes auftritt« Ein polarisationsoptischer Nachteil besteht darin, daß der Einfallswinkel bezüglich der Strahlenteilerflache relativ groß ist· Er beträgt 45°·

Zielder_niErfindung;i_t

Ziel der Erfindung ist ein binokularer Schiebetubus mit zwei nebeneinanderliegenden Eingängen mit beliebiger neigung zueinander, wobei alle vorteilhaften Eigenschaften der bisherigen Binokulartuben übernommen werden sollen* Für das doppelt reflektierende Okularprisma sollen die bei Verschiebung etwaig auftretenden Kippfehler ausgeschaltet werden* Vorteilhafte .Anordnungen zur verlustlosen Einspiegelung sowie die Möglichkeit zum Reflexionsausgleich sollen möglich sein·

Außerdem sollen für Vergleichszwecke, für Entfernungsmessungen bzwe zum Messen von Krümmungsradien verschie» • dene oder gleiche Bilder nebeneinander- oder übereinanderlegbar sein«

Erfindung;

Die technische Aufgabe konnte bisher nicht gelöst werden, da nur eines der Okularprismen den einen der Okularstrahlengänge ablenkt, während der andere Okularstrahlengang lediglich eine Versetzung erfährt· Diese unsymmetrische Verteilung der Ablenkungen beider Okularstrahlengänge macht z_e B_e die wahlweise bzw« gleichzeitige Nutzung beider Eingänge unraöglich«

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Die technische Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Strahlente i ler prisma ein Doppe!prisma für divergente Eingänge verwendet wird« Als einfach reflektierendes Okularprisma wird ein dem Doppelprisma geometrisch ähnliches Prisma 5 ohne Strahlenteilerlache verwendet» Als zweifach reflektierendes Okularprisma wird ein der einen Hälfte des Doppelprismas ähnliches Prisma benutzt, wobei die Strahlenteilerfläche durch eine Spiegelfläche ersetzt ist· Beide Okularprismen, von einem Doppelprisma abgeleitet, sind um den gleichen konstanten Paktor größer, kleiner oder gleich dem Doppelprissaa dimensioniert» Die Licht durchgangsf lachen und Reflexionsflächen der Okularprismen stimmen mit den entsprechenden Flächen des Doppelprismas überein und sind beidseitig des Doppelprismas angeordnet» Dabei gibt es vier verschiedene Möglichkeiten zur Anordnung entsprechend der Richtung des Lichtdurchganges durchr die OkularprisDurch die Wahl des Doppelprismas ist die Einblickrichtung, d* he der Winkel 6" zwischen den parallelen Okularstrahlengängen und der Strahlenteiler lache vorgegeben

<T + 2f- 180

wobei ei der Divergenzwinkel der unmittelbar an.der Strahlenteilerflache beginnenden Okularstrahlengänge und y^der Kantenwinkel der Seitenflächen des Doppelprismas ist« Die ' optische Weglänge beider Okularstrahlengänge ist bei gleichen Werten durch entsprechende Verteilung der Abstände zwischen dem Doppelprisma und dem jeweiligen Okularprisma immer in eine gemeinsame Ebene senkrecht zur Einblickrichtung legbar

£f*P l+⁺ *- 2 ΤΤ

wobei £ ^ der Luftabstand zwischen dem einmal reflektierenden Okularprisma und dem Doppelprisma und £~ der Luftabstand zwischen dem zweimal reflektierenden Okularprisma

• . . 3696

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und Doppelprisma ist· ^P (c/,/²¹) ist die Differenz der Projektionen der innerhalb der Prismen verlaufenden Okularstrahlengänge in Einblickrichtung* Das Verhältnis der' Luftabstände von dem einmal und dem zweimal reflektierenden Okularprisma ist auch zu

t> I oös jj- 2_f * ²

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^ V cos (cf+f) realisierbar»

1Ö Die Strahlenteilerflache des Doppelprismas ist durch eine Spiegelfläche und die verschiedenen Reflexionsflächen der Anordnung durch Strahlenteiler lachen bzw« Spiegel ersetzbar. Auf diese Weise ist es möglich, daß die Okularstrahlengänge zusammenfallen bzw« sich überschneiden können«

Die Einstellung des Augenabstandes erfolgt durch eine betraglich gleiche Verschiebung der Okularprismen, d. h» aller in den OkularStrahlengängen wirksamen Reflexionsflächen entlang der unmittelbar nach der Strahlenteilung divergent verlaufenden Okularstrahlengänge· In dem gleichen Maße,wie sich jedes Okularprisrna von der Strahlenteiler lache weg bzw» zur Strahlenteilerflache hin bewegt, muß sich der Abstand zwischen dem jeweiligen Okularprisma und Okularaufnahmestutzen verkleinern bzw« vergrößern

Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert« Es stellen dar:

Pig« 1 eine Prinzipskizze einer Prismenanordnung eines binokularen Schiebetubus mit entsprechenden Parametern

Pig» 2 eine Anordnung mit den Prismen nach Fig» 1, wo-• be.i zwei Ecken des Doppelprismas abgeschnitten sind

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Fig· 3 einen Schiebetubus entsprechend der Prismenanordnung nach Pig» 1

Pig· 4 einen binokularen Schiebetubus mit paralleler Anordnung der Eingänge*

Die Pig* 1 zeigt eine Prismenanordnung eines binokularen Schiebetubus· Beiderseits eines zentral angeordneten Doppelprismas 1 sind ein einmal reflektierendes Okularprisma 2 und ein zweimal reflektierendes Okularprisma 3 angeordnete Das einmal reflektierende Okularprisma 2 entspricht dem Doppelprisraa 1 und das zweimal reflektierende Okularprisma 3 entspricht dem entlang seiner Symmetrieebene halbierten Doppelprismas 1« Die Symmetrieebene des Doppelprismas enthält eine Strahlenteilerlache 4· Das Doppelprisma 1 hat eine aus einem reflektierenden Teil 6 und einem lichtdurchgehenden Teil 7 bestehende Seitenfläche 5* Der Kantenwinkel j zwischen diesen beiden Teilen der Seitenfläche 5 beträgt 30°· Zwischen den beiden Seitenflächen 5 des Doppelprismas 1 befindet sich die Basisfläche 8, die durch die Strahlenteilerlache 4 in zwei gleiche Teile 8 und 8' symmetrisch halbiert wird«

Die Punktionsweise besteht darin, daß ein durch die Basisfläche 8 des Doppelprismas 1 eintretender Lichtstrahl 9 am reflektierenden Teil 6 der Seitenfläche 5 zur Strahlenteilerflache 4 umgelenkt wird und in einen Okularstrahl und einen Okularstrahl 11 aufgespalten wird« Der Divergenz- winkel ο zwischen den beiden Okularstrahlen 10, 11 unmittelbar an der Strahlenteiler lache 4 beträgt 100°· Der Okularstrahl 10 passiert anschließend das einmal reflektierende Okularprisma 2, während der andere Okularstrahl 11 das zweimal reflektierende Okularprisma 3 passiert» lach Verlassen der beiden Okularprismen 2, 3 sind beide Okularstrahlen 10, 11 parallel zueinander. Sie haben durch das jeweilige Okularprisma 2, 3 eine Ablenkung erfahren und

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gegenüber der Strahlenteilerlache 4 eine Neigung, die einem Einblickwinkel 6 von 30° entspricht» Ein durch den anderen Teil der Basisfläche 8¹ tretender Lichtstrahl 9' hat einen symmetrischen V_erlauf» In Fig. 1 ist auch die in Einblickrichtung projizierte Differenz ,Δ P der in den Prismen 1, 2, 3 verlaufenden Lichtwege der beiden Okularstrahlen 10, 11 eingezeichnet, wobei der Lichtdurchgang durch die Okularprismen 2, 3 ohne seitliche Versetzung gegenüber dem Lichtdurchgang durch das Dop» pelprisma 1 erfolgt«

Die Anordnung kann abgeändert werden, indem eine bzw* beide Ecken des Doppelprismas 1 abgeschnitten werden, die je-.weils den reflektierenden Teil 6 der Seitenfläche 5 und einen Teil der Basisfläche 8 bzw* 8^f enthalten* Dabei ist die Schnittfläche senkrecht zum einfallenden Strahl 9 bzw« 9' ausgerichtet» In Figo 2 ist ein Schiebetubus dargestellt, wobei beide Ecken des Doppelprismas abgeschnitten sind» Auf diese V/eise können die beiderseits der Strahlenteilerfläche 4 eintretenden Lichtstrahlungen 9j 9' divergent oder konvergent zueinander sein» Außerdem sind auch Doppelprisraen 1 verwendbar, wobei der eintretende Strahl 9 bzw« 9' noch vor der Strahlenteilerfläche 4 eine beliebige Zahl von Reflexionen erfahren hat« Entsprechend groß kann auch die Reflexionszahl in den Okularprismen sein« ^P ist beispielsweise bei der Wahl der Anordnung in Fig»1 die durch den Divergenzwinkel ö und den Kantenwinkel γ be* stimmt ist, durch Verschiebung der Okularprismen 2^ $ senkrecht zur Richtung der in diese eintretenden Okularstrahlen 10, 11 veränderbar« Gegebenenfalls können beide Okularprismen 2, 3 mit einer Dachkante versehen werden©

In Fig« 3 ist ein binokularer Schiebetubus mit den Prismen der Fig* 1 und dem dort eingezeichneten Wert für ΛΡ dargestellte Unmittelbar parallel zur Lichtaustrittsfläche des einmal reflektierenden Okularprismas 2 ist ein

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.₈. 2 2 6 5 5

Okularaufnahmestutzen 14 und parallel zur Lichtaustrittsfläche des zweimal reflektierenden Okularprismas 3 ist ein Okularaufnahmestutzen 15 angeordnet· Beide Okularaufnahmestutzen 14, 15 befinden sich in einer gemeinsamen Ebene» Der Luftabstand £^ zwischen dem einmal reflektierenden Okularprisma 2 und dem Doppelprisma 1 sowie der Luftabstand £ ₂ zwischen dem zweimal reflektierenden Okularprisma 3 und dem Doppelprisma 1 sind so gewählt, daß die optischen Weglängen für beide Okularstrahlengange 10, 11 den gleichen Abstand von der Strahlenteiler» fläche 4 bis zur gemeinsamen Ebene der Okularaufnahmestutzen 14, 15 haben« Beidseitig zur Strahlenteilerflache 4 sind parallel zu den beiden Teilen der Basisfläche 8 eine Ansatzfläche 12 und eine Ansatzfläche 13 vorhan» den« Die Prismen mit entsprechenden Prismenstühlen (nicht dargestellt), die Okularaufnahmestutzen 14, 15 und die Ansatzflächen 12, 13 sind mit einem Tubusgehäuse (nicht dargestellt) verbunden* Eine Ecke 16 des einmal reflektierenden Okularprismas 2 ist abgeschnitten« Gegebenen·» falls können auch noch andere Teile der Prismen 1, 2, 3, die für die Strahlführung eines Strahlenbundeis nicht unbedingt erforderlich sind, abgeschnitten werden.

In Fig_β 4 ist ein binokularer Schiebetubus dargestellt, der als Doppelprisma 1 ein 60^o-60°»6O°-Prisma enthält, Der Kantenwinkel -Punä der Einblickwinkel β'sind Null« Beide Okular Strahlengänge 10, 11 erfahren eine entgegen»» gesetzt gleich große Ablenkung«, Der Divergenzwinkel cf^ ' beträgt 120°* Der Einfallswinkel bezüglich der Strahlen» teilerfläche ist auf 30° reduziert«

Parallel zu den Lichtaustrittsflächen der Okularprismen 2, 3 sind die Okularaufnahmestutzen 14, 15 angeordnet und para-llel· zur Basisfläche 8 sind beidseitig zur Strahlent ei lerf lache 4 die Ansatzfläche 12 und die Ansatzfläche 13 in einer gemeinsamen Ebene liegend einheitlich und zusammenhängend ausgeführte

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Die Luftabstände £ ^, ^f₂ sind gleich groß« Wirf die Totalreflexion ausgenutzt, so können sich reflektierender Teil 6 und lichtdurchgehender Teil 7 der Seitenfläche 5 überlappen»

Ein besonderer Vorzug des binokularen Schiebetubus nach Fig« 4 besteht darin, daß die Ansatzfläche 12 und die Ansatzfläche 13 in einer gemeinsamen Ebene liegen» Ohne besondere Nachteile bezüglich des Justierzustandes ist die verlustlose Einspiegelung möglich« Durch den An satz des Tubus an die eine oder andere Ansatzfläche, oh ne, daß eine Änderung der Sitzposition auftritt, erhält man seitenverkehrte Bilder·

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Claims (5)

Erfindungganspruchι

1· Binokularer Schiebetubus, bestehend aus einem Strahlenteilerprieina mit zwei reflektierenden sowie lichtdurchlässigen Seitenflächen und einer Strahlenteilerflache, welche die einfallenden Strahlen in jeweils zwei Okularstrahlen aufspaltet und einem einmal reflektierenden Okularprisma und einem zweimal reflektierenden Okularprisma,'die beidseitig zur Strahlenteiler lache des Strahlenteilerprismas angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch,

daß das Strahlenteilerprisma als ein Doppelprisma (1) mit symmetrisch angeordneter Strahlenteiler lache (4) ausgebildet ist und jeweils die reflektierenden Seiten«? . flächen mit den lichtdurchlässigen Seitenflächen einen Winkel zwischen 0° und 180° einschließen, daß das einmal reflektierende Okularprisma (2) dem Doppelprisma (1) geometrisch ähnlich £st und keine Strahlenteilerlache enthält,'

daß das zweimal reflektierende Okularprisma (3) einem symmetrisch halbierten Doppelprisma (1) geometrisch ahnlieh ist und daß beide Okularstrahlengänge (10, 11) eine Ablenkung erfahren«

2« Binokularer Schiebetubus nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Okularstrahlengänge (10, 11)' eine gleich große Ablenkung erfahren«

3<* Binokularer Schiebetubus nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Okularstrahlengänge eine verschieden gro0e Ablenkung erfahren«

4« Binokularer Schiebetubus nach Punkt 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch,

daß jeweils die reflektierenden Seitenflächen und die lichtdurchlässigen Seitenflächen des Doppelprismas (1) einen Winkel von 180° einschließen*

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5» Binokularer Schiebetubus nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch,

daß jeweils die reflektierenden Seitenflächen und die lichtdurchlässigen Seitenflächen zusammenhängend ausgeführt sind«

Hierzu Jt Selten Zeichnunjen