DD210131A1 - Anordnung zur vergroesserung der austrittspupille - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Vergroesserung der Austrittspupille fuer okularlose Beobachtung bei optischen Geraeten. Sie findet Anwendung bei optischen Geraeten mit visueller Bildauswertung. Ziel der Erfindung ist es, eine Schirmbildbeobachtung zu schaffen, die eine Bildqualitaet und Bildhelligkeit wie bei der Okularbeobachtung gewaehrleistet. Dazu ist es notwendig, die Austrittspupille so zu vergroessern, dass das Bild des Objektes ohne Okulare beobachtet werden kann. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, das die letzte Feldlinse im Beobachtungsstrahlengang mit einer oberhalb der Flimmerfrequenz desmenschlichen Auges liegenden Frequenz oszillierend bewegt wird. Das bewirkt eine Vergroesserung der Austrittspupille, so dass eine Auswertung des Objektbildes ohne Okulare moeglich ist.

Description

Titel der Erfindung;:

Anordnung zur Vergrößerung der Austrittspupille

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung findet Anwendung bei optischen Geräten, bei denen eine Abbildung eines Objektes visuell ausgewertet wird. Sie ist für alle feinmechanisch-optischen Geräte geeignet, die eine Okularbeobachtung besitzen. Diese kann erfindungsgemäß vorteilhaft durch eine Schirmbildbeobachtung ersetzt werden,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: . Ss sind Einrichtungen mit Schirmbildbeobachtung bekannt, die der Beobachtung und Projektion von unterschiedlichen Objekten, wie z.B. Mikrofiches, zu prüfende Werkstücke oder mikroskopische Objekte dienen. Diese sind mit Streuscheiben als Projektionsfläche versehen. Die Streuscheiben verursachen große Lichtverluste, so daß hohe Lichtleistungen erforderlich sind, um ausreichende Bildhelligkeiten zu erzielen.

Bei einer Einrichtung nach dem DD-V/? 85 858 erfolgt eine Strahlenteilung, die bewirkt, daß zwei dem Augenabstand des Beobachters -entsprechende Austrittspupillen erzeugt werden. Die Einrichtung kann aber nicht auf eine Streuscheibe verzichten und verlangt einen relativ hohen technischen Aufwand. Durch die Strahlenteilung treten zusätzlich Lichtverluste auf.

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Sine weitere bekannte Anordnung zur okularlosen Beobachtung ist in der GB-PS 1 275 917 beschrieben. Hierbei werden im Abbildungsstrahlengang einer Projektionseinrichtung oder eines Mikroskopes eine Vielzahl nebeneinander liegender kleiner Linsen oder gekrümmter reflektierender Plächen mit einer Frequenz, die höher ' liegt als die Plimmerfrequenz des Auges, quer zum Lichtweg bewegt« Dadurch wird eine vergrößerte Austrittspupille erzeugt. Erfolgt im Lichtweg vor der Linsenanordnung eine Strahlenteilung und werden beide Teilstrahlen durch die LinsenanOrdnung geführt, entstehen zwei vergrößerte Austrittspupillen in der Beobachtungsebene,

Durch die Strahlenteilung treten Lichtverluste und hoher technischer Aufwand auf. Erfolgt keine Strahlenteilung und wird die Austrittspupille auf eine ohne Okular erkennbare Größe gebracht, ist eine sehr starke Beleuchtung erforderlich, da das austretende Licht auf eine gegenüber der Okularbeobachtung weit größere Pläche verteilt wird* Sind die Linsen auf -einem rotierenden Träger angeordnet, wird der mittlere Teil des Bildes unscharf. Ist der Träger ein Band, muß dieses aufwendig ohne Schwingungen geführt werden. Eine Verwendung für Durchlicht ist mit dieser Ausführung nicht möglich.

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Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Lösungen, wie Lichtverluste und hohen technischen Aufwand zu vermeiden. Ss soll eine Schirmbildbeobachtung geschaffen werden, die eine Bildqualität und Bildhelligkeit wie bei der Okularbeobachtung gewährleistet und dem Beobachter eine normale Kopfhaltung ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Vergrößerung der Austrittspupille für okularlose Beobachtung bei optischen Geräten zu schaffen, die im Beobachtungsstrahlengang als letzte Peldlinse eine Fresnel-Linse besitzt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fresnei-Linse eine oszillierende Bewegung senkrecht zum Beobachtungsstrahlengang mit einer Geschwindigkeit größer als die Flimmerfrequenz des menschlichen Auges ausführt. Diese Bewegung kann vorteilhaft eine schwingende oder eins rotierende Bewegung um eine außerhalb der optischen Achse des Abbildungsstrahlenganges gelegene Drehachse sein. Durch die schwingende Bewegung parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den Augen des Beobachters wird die vorhandene Größe der Austrittspupille in Schv/ingungsrichtung erweitert. Da die frequenz der Schwingungen größer ist als die Augenträgheit, wird diese Bewegung vom Beobachter jedoch nicht wahrgenommen. Dieser sieht ein vergrößertes Bild des Objektes. Bei einer Rotation der Fresnellinse wird vorteilhaft der Abstand der Drehachse zur optischen Achse des Beobachtungsstrahlenganges so gewählt, daß der Radius des entstehenden, rupillenbildringes etwa der Hälfte des mittleren Augenabstandes entspricht. Dem Beobachter erscheint dadurch ein krelsring-

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förmiges Bild des Objektes.

Weiterhin ist es vorteilhaft, in der ilähe der !Fresnellinse eine Presnel-Prismenplatte fest anzuordnen, deren Fresnel-Struktur senkrecht zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Augen des Beobachters verläuft. Die Winkel der Fresnel-Prismenflanken sind so gestaltet, daß je nach Auftreffen der Strahlen eine Ablenkung in zv/ei Richtungen erfolgt, so daß zwei Pupillenbilder im mittleren Augenabstand des Beobachters entstehen. Das ankommende Licht des Beobachtungsstrahlenganges wird dadurch auf die zwei Pupillenbilder konzentriert, so daß keine Verluste auftreten. Der Bewegungsbereich der 3?resnel-Linse braucht nur so groß gestaltet sein, um Augenabstandsdifferenzen unterschiedlicher Beobachter auszugleichen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Fresnel-Linse und das Fresnel-Prisma fest angeordnet sind und sich zwischen der Fresnel-Linse und dem Beobachter eine schwache Mattscheibe befindet. Diese bewirkt ebenfalls eine Aufweitung der zwei Pupillenbilder und eine Unterdrückung der Fresne!struktur im Bild des Objektes.

Ausführungsbeiapiel:

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, Ss zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung

im Strahlengang eines Mikroskopes, Fig. 2 eine Ausführungsfortn einer erfindungsgemäßen

Anordnung zur Erzeugung zweier Austrittspupillen, Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung mit einer rotierenden Fresnel-Linse .

In Pig. 1 wird ein Objekt 1 durch ein Objektiv 2 mit einer Austrittspupille (AP) 3 und eine Tubuslinse 4 in eine Zwischenbildebene 5 abgebildet. Bin Projektiv 6 mit einer Austrittspupille (AP¹) bildet das Zwischenbild 5 in die Ebene der als Fresnellinse gestalteten Feldlinse 8 ab. Die Feldlinse 8 erzeugt ein Bild der Austrittspupille des Mikroskopes (AP") 9. Die Feldlinse 8 ist in Führungen 10 in Richtung des Pfeiles 11 verschiebbar gelagert und durch einen Exzenter 12 mit einem Motor 13 verbunden. Wird die Feldlinse 8 durch den Motor 13 in der Führung hin und herbewegt, so wird jeder Bildpunkt der Ebene der Feldlinse 8 entsprechend der jeweiligen momentanen Stellung der Feldlinse 8 in Richtung ihrer Bewegung versetzt in die Ebene der Austrittspupille abgebildet. Die Bewegung erfolgt mit einer Frequenz, die oberhalb der Flimmerfrequenz des menschlichen Auges liegt und somit auf Grund der Augenträgheit nicht wahrgenommen wird. Es entsteht eine vergrößerte Austrittspupille &.D±e erforderliche Amplitude der Bewegung wird nach folgender Gleichung berechnet

P D A = 2 (1+ß'J

Dabei bedeuten A die Amplitude, PD die Pupillendistanz, ß' den Pupillenabbildungsmaßstab der Fresnel-Linse.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Der Strahlengang des Mikroskopes stimmt hierbei bis zur Austrittspupille mit der Figur 1 überein und ist nicht dargestellt. Vor der Feldlinse 8 ist zusätzlich ein Fresnel-Prisma 15 angeordnet, durch dessen .Prismaflanken eine Bildaufspaltung in zwei Pupillenbilder 16, erfolgt-. Die Winkel der Prismenflanken sind so gestaltet, daß die Mitten der Pupillenbilder 16, 17 im mittleren

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Augenabstand von etwa ö4 mm liegen. Durch die Bewegung der Fresnel-Linse entstehen zwei vergrößerte Austrittspupillen 9 ' ·

Wird zusätzlich eine schwache Mattscheibe 18 zwischen der Fresnellinse und der der Austrittspupille des Mikroskopes angeordnet, kann auf die Bewegung der Presnel-Linse verzichtet werden, da durch die von der .vlattscheibe hervorgerufene Streuung eine Vergrößerung der Austrittspupillen erzeugt wird.

Bei der Ausführung ohne Mattscheibe besteht die Möglichkeit, auch die Fresnel-Prismenplatte in oszillierende Bewegungen mit geringer Amplitude bzw. Exzentrizität zu versetzen.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung mit einer rotierenden Fresnel-Linse dargestellt. Der Strahlengang bis zur Austrittspupille (A?') 7 ist wiederum identisch mit Figur 1. Die Fresnel-Linse 8 ist in einer Fassung 20 exzentrisch zum Beobachtungsstrahlengang befestigt. Die Fassung 20 ist drehbar um eine Drehachse 21 mit einem Lager 22 gelagert und mit einem Zahnrad 23 verbunden. Das Zahnrad 23 steht im Eingriff mit'einem Ritzel 24? welches an einem Motor 25 befestigt ist.. Wird der Motor 25 eingeschaltet, so versetzt er die Fassung 20 und damit die Fresnel-Linse in Drehung. Die von der Fresnel-Linse erzeugte Austrittspupille 9 be-jvegt sich damit auf einem Kreisring 9", dessen Größe abhängig ist von dem Abstand der Drehachse zur optischen Achse des Beobachtungsstrahlenganges. Vorteilhaft wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung ebenfalls eine Fresnel-Prismenplatte zur Bildteilung vor der Fresnel-Linse 8 angeordnet. In diesem Fall kann der Abstand der Drehachse zur op-tischen Achse so weit verringert werden, daß ein Pupillenring entsteht, dessen Durchmesser dem doppelten Durchmesser der Austrittspupille des MikroskoOes AP" entspricht.

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Claims (5)

1. Brfindungsanspruch:

   1. Anordnung zur Vergrößerung der Austrittspupille für okularlose Beobachtung bei optischen Geräten mit einer in einem Beobachtungsstrahlengang angeordneten, einem Beobachter am nächsten gelegenen, als Fresnel-Linse ausgebildeten Feldlinse, gekennzeichnet dadurch, daß-die Fresnel-Linse eine oszillierende Bewegung senkrecht zum Beobachtungsstrahlengang mit einer Geschwindigkeit ausführt, die größer ist als die Fliaimerfrequenz des menschlichen Auges.
2. 2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Fresnel-Linse eine schwingende Bewegung ausführt.
3. 3. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Fresnel-Linse eine rotierende Bewegung um eine außerhalb des Abbildungsstrahlenganges liegende Drehachse ausführt.
4. 4. Anordnung nach Punkt 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß im 3eobachtimgsstrahlengang in der Bähe der Fresnel-Linse eine Fresnel-Prismenplatte angeordnet ist, deren Fresnel-Struktur senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen den Augen des Beobachters verläuft,
5. 5. Anordnung nach Punkt 4> gekennzeichnet dadurch, daß die Fresnel-Linse feststeht und zwischen der Fresnel-Linse und dem Beobachter eine schwache Mattscheibe im Beobachtungsstrahlengang angeordnet ist.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen