Optisches System, welches von einem Gegenstand ein reelles Bild im Endlichen erzeugt. Die Bemühungen zur Steigerung der Lei stung von optischen Systemen, welche von einem Gegenstand ein reelles Bild im Endli- ehen erzeugen, insbesondere solche der photo graphischen Aufnahmetechnik, gingen u. a.. dahin, die Abbildungshelligkeit und die Bild qualität zu verbessern.
Diesen Verbesserungen sind Grenzen gesetzt: die Vergrösserung der Objektivöffnung kann nicht beliebig weit ge trieben werden wegen der erfahrungsgemäss wachsenden Bandreflexions- und Helligkeits verluste; mit. zunehmender Objektivöffnung werden auch die Abbildungsfehler grösser, und deren Korrektur wird immer schwieriger.
Der Grund für das Entstehen dieser Nachteile liegt u. a. vor allem darin, dass erstens mit zu- nehmender Objektivöffnung und zunehmen dem Bildwinkel die schrägen Hauptstrahlen und die zugehörigen Strahlenbündel im opti schen System selbst immer mehr unter grösse ren und daher ungünstigen Einfallswinkeln auf die Linsenflächen auftreffen, und dass zweitens die aus dem optischen System aus tretenden Strahlenbündel immer mehr diver gieren und immer mehr asymmetrisch zu ihren zugehörigen Hauptstrahlen auf der Abbil dungsebene auftreffen.
Diese Nachteile sind dann nicht vorhan den, wenn die Hauptstrahlen der Strahlen bündel senkrecht oder annähernd senkrecht auf die Bildebene auftreffen. Gemäss vorlie gender Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass das optische System aus zwei optischen Gliedern bestellt, von denen das erste die Öff nung des Systems bestimmt, wobei seine dem zweiten Glied zugekehrte Hauptebene sich min destens annähernd im ihr zugekehrten Brenn punkt des zweiten Gliedes befindet, so dass die Brennweite des Systems im wesentlichen nur vom zweiten Glied abhängt.
In der beiliegenden Zeichnung sind ein übliches Objektiv und ein Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes und Anwen dungsbeispiele schematisch dargestellt.
Fig.1 zeigt schematisch den Strahlengang in einem bekannten photographischen Ob jektiv.
Fig.2 zeigt den Strahlengang in einem Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes.
Fig. 3 und 4 zeigen Anwendungsbeispiele. In Fig.l erzeugt das Objektiv 1 in der Bildebene 2 ein reelles Bild. Die beiden ein gezeichneten Strahlenbündel 3 und 4 mit ihren Hauptstrahlen 3' und 4' treten konvergierend in das Objekt 1 ein und treten aus diesem divergierend aus, wobei sieh die Hauptstrah len im Objektiv 1 schneiden. Mit zunehmender Divergenz der austretenden Strahlenbündel wird deren Öffnungswinkel ss kleiner, und es tritt daher gegen den Bildrand hin eine Ab nahme der Helligkeit ein gegenüber der Bild mitte. Ausserdem treffen die Strahlenbündel gegen den Bildrand hin unter grossem Ein fallswinkel a ein, so dass z.
B. bei Photoauf nahmen auch ein geringerer Sehwärziuzgs- effekt der Emissionsschicht als in der Mitte des Bildes auftritt.
Es ist ferner noch-zu berücksichtigen, sass im gezeichneten Fall die Bildebene 2 einer Objektentfernung - entspricht, wie dies aus dem parallelen Strahleneintritt hervorgeht. Wenn ein Objekt in endlicher Entfernung bei spielsweise in ganz kurzer Entfernung vom Objektiv abgebildet werden soll, befindet sich die entsprechende Bildebene rechts von der Bildebene 2, d. h. weiter entfernt vom Ob jektiv.
Da das Bildformat für alle Objektent fernungen das gleiche ist, so können die ausserhalb des Bildformates auftreffenden Strahlenbündel nicht mehr zur Abbildung beitragen; es wird der einfallende Lichtstrom auf eine grössere Fläche verteilt, und es ent steht somit ein Lichtverlust oder mit andern Worten: Die Abbildungen naher Objekte sind weniger hell als diejenigen entfernter Objekte, und der Bildwinkel ist bei Nahaufnahmen kleiner als bei Aufnahme weit entfernter Objekte.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungs form des erfindungsgemässen optischen Systems. Die in das dingseitig angeordnete, aus einer Positivlinse bestehende erste optische Glied 1 eintretenden Strablenbündel würden ein reelles Bild auf der Bildebene 2 erzeugen. In dem Strahlengang ist zwischen dem ersten optischen Glied 1 und der Bildebene 2 ein zweites optisches Glied 5 angeordnet, das im vorliegenden Falle ebenfalls durch eine ein zige Linse gebildet wird.
Die Glieder 1 und 5 können aber auch einzeln oder beide aiis meh reren rätunlich getrennten, einfachen oder ver kitteten Linsen bestehen. Insbesondere be steht das Glied 5 meistens aus mehreren in besonderem Falle nur aus zwei ^ sammeln den Einzellinsen. Dieses im folgenden als Richtglied bezeichnete Glied 5 ist derart be schaffen, sass es die aus dem ersten Glied 1 divergierend austretenden Strahlenbündel 3 in Richtung gegen die optische Axe des ganzen Systems hin ablenkt, so sass - die Hauptstrah len 3' parallel oder annähernd parallel zur optischen Axe des Systems verlaufen.
Durch die Grösse der Ablenkung der Hauptstrahlen 3' und der ganzen Strahlenbündel 3 wird die Bildgrösse in der Bildebene 6 bestimmt.
Die in das erste optische Glied 1 schräg eintretenden Hauptstrahlen 3' treten nur unter ganz bestimmten Bedingungen genau parallel zur optischen Axe des Systems aus dem zweiten Glied 5 aus, nämlich dann, wenn die hintere also die dem Glied 5 zugekehrte Hauptebene des Gliedes 1 in dem ihr zu gekehrten Brennpunkt des Gliedes 5 steht, mit andern Worten, wenn der Abstand d der einander zugekehrten Hauptebenen der beiden Glieder gleich der Brennweite f 5 des Glie des 5 ist. .
Die Brennweite F eines optischen Systems, das aus zwei im genannten Abstand d sich befindenden Gliedern mit den Brennweiten f i und f.,5 besteht, ergibt sich bekanntlich aus
EMI0002.0039
Wenn nun<I>d = f 5</I> ist, wie oben angenom men wurde, ergibt sich F=f5 d. h. die Brennweite des Gesamtsystems ist. gleich derjenigen des zweiten Gliedes 5, und das erste Glied 1 hat keinen Einfluss auf die Gesamtbrennweite.
Das erste Glied 1 bestimmt die Öffnung des ganzen Systems; denn die Linsen des Richtsystems 5 lassen alle eingetretenen Strah lenbündel ohne Beschränkung durchtreten. Das Richtglied 5 bestimmt, wie oben dar gelegt, im wesentlichen die Brennweite des ganzen Systems; geringe Abweichungen vor der oben festgelegten Bedingung können prak tisch zugelassen werden, wobei dann das erste Glied 1 die Gesamtbrennweite entsprechend ein wenig beeinflusst und die Hauptstrahlen nicht ganz senkrecht auf die Bildebene auf treffen und dabei leicht divergieren oder kon vergieren.
Im in Fig. 2 gezeichneten Fall treffen die Hauptstrahlen aller Strahlenbündel senkrecht auf die Abbildungsebene auf, und die Rand strahlen der Strahlenbündel bilden mit den Hauptstrahlen gleiche Einfallswinkel beim Auftreffen auf die Bildebene.
Dies bedeutet, dass die Helligkeit sämtlicher abgebildeter Punkte auf der ganzen Abbildungsebene, ab gesehen von Reflexionsverlusten, annähernd gleich gross ist; es findet also kein wesentlicher Helligkeitsabfall gegen die Randpartien statt, denn bekanntlich verändert sich die Hellig keit des Bildes beim divergenten Strahlen gang proportional zu cos4a, und da beim par allelen Strahlengang a = 0 ist, so ist. der Helligkeitsabfall nicht beeinflusst durch den Winkel a, sondern nur durch die Grösse des Bündelquerschnittes beim Eintritt in das erste Glied.
Die Stellung der Bildebene 6 entspricht einem unendlich weit entfernten Objekt; bei Nahaufnahmen liegt die Abbildungsebene rechts der gezeichneten Ebene 6, also weiter vom System entfernt. Die Hauptstrahlen fal len aber auch in diesem Fall senkrecht auf die Bildebene auf; das Bild bleibt gleich gross, so dass keine Strahlen für die Abbildung ver lorengehen; die Helligkeit bleibt also für Nah- und Fernaufnahmen praktisch un verändert.
Erfahrungsgemäss sind die bei allen opti schen Systemen vorhandenen Abbildungs fehler im allgemeinen leichter ziz korrigieren für Strahlenbündel, welche symmetrisch zum zugehörigen Hauptstrahl auf die Abbildungs ebene fallen, und im allgemeinen schwieriger für unsymmetrisch auf die Abbildungsebene auftreffende Strahlenbündel, also z. B. für die mit ihren Hauptstrahlen stark divergierend austretenden Strahlenbündel, wie sie in Fig.1 dargestellt sind.
Bei dem in Fig.2 gezeichneten Beispiel verlaufen nun sämtliche Strahlenbündel sym metrisch zum zugehörigen Hauptstrahl, und aus diesem Grunde ist die Korrektur der ver schiedenen Abbildungsfehler leichter v orzu- nehmen.
Ferner sind die Abbildungsfehler leichter zu beheben, wenn die Hauptstrahlen der Bün del möglichst. senkrecht auf die einzelnen Lin senflächen auftreffen und aus diesem aus treten. Da das Rieht.glied 5 aus mehreren hintereinandergeschalteten dünnen Linsen be- stehen kann, von denen jede die sie durch laufenden Hauptstrahlen gegen die optische Axe hin ablenkt, wird bei geeigneter Kon struktion des Richtgliedes und bei geringer Brechkraft der einzelnen Linsen die Korrek tur erleichtert.
Da die einzelnen Strahlenbündel, welche beim ersten Glied 1 die Linsenöffnung annä hernd voll beanspruchen, die einzelnen Linsen des Richtgliedes aber nur in einem Teil ihrer Öffnung durchlaufen, sind die Korrekturbe dingungen ebenfalls leichter zu erfüllen.
Als weiterer Vorteil dieses Systems ergibt sich bei Photoaufnahmen die gleichmässige Einwirkung sämtlicher Strahlenbündel auf die photographische Emulsion. Der bei bisherigen Systemen in den Randpartien vorhandene Helligkeitsabfall rührte zum Teil auch davon her, dass ein Teil der schief auf die Emulsions- sehicht auffallenden Strahlen an der Schicht- oberfläehe stärker reflektiert wird; beim vor liegenden System dagegen ist dies nicht mehr der Fall, da die Hauptstrahlen mindestens an nähernd senkrecht auf die Emulsionsschicht auftreffen.
Ausserdem ist es eine bekannte Tatsache, dass eine Linse die Qualität der Strahlenver einigung uni so weniger beeinflusst, je näher sie der Abbildungsebene liegt.
Die Tatsache, dass für dieses optische Sy stem die Korrekturbedingungen leichter zu erfüllen sind als bei einem normalen Objektiv, bedeutet einen wirtschaftlichen Fortschritt.
Das dingseitig angeordnete erste Glied 1 kann, wie in der Zeichnung dargestellt ist, aus einer Sammellinse bestehen; es kann aber auch eine Zerstreuungslinse sein. In diesem Falle können Schnittweiten erzeugt werden, welche grösser sind als die Brennweite des Ge samtsystems, was z. B. bei Spiegelreflex-Ein- richtungen erforderlich sein kann.
Das Riehtglied 5 kann beispielsweise aus einer Anzahl von hintereinander angeordneten schwach gekrümmten Linsen bestehen, von denen jede die Strahlenbündel um einen klei nen Betrag in der gewünschten Richtiuig ab lenkt, so dass das ganze Richtglied eine an- nähernd kurvenförmige Ablenkung der ein zelnen Strahlen bewirkt.
In Fig. 3 und 4 sind Anwendungsmöglich keiten des in Fig.1 gezeigten optischen Sy stems dargestellt.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Anordnung, bei welcher dem System 1, 5 eine Linse 7 vorgesehaltet ist, welche dem ersten Glied 1 konvergierende Hauptstrahlen zuführt. Eine solche Anordnung kommt bei spielsweise in Betracht zur Herstellung von Filmkopien oder andern Abbildungen; im dar gestellten Beispiel erfolgt die Abbildung im Massstab<B>1:1.</B> Bei einer solchen Verwendung ist die Helligkeit der Abbildung über das ganze Bildfeld praktisch konstant.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei welcher das in Fig. 2 dargestellte optische System zwei mal verwendet wird, wobei die in das erste Glied 1 eintretenden Hauptstrahlen durch das Richtglied 5 parallel gerichtet werden und in der Ebene 6 ein reelles Bild erzeugt wird. In dieser Ebene 6 kann z. B. zu Messzwecken eine Skala irgendwelcher Art oder ein Raster an geordnet sein, dessen Bild zusammen mit dem in der Ebene 6 entstandenen Bild durch das Richtglied 5' und das erste Glied 1' in der Ebene 2 abgebildet wird.
Das Bild des Objek tes wird dabei in der Ebene 2 seitenrichtig wiedergegeben.