DE102022114813B3

DE102022114813B3 - Optische Anordnung mit Übersichtsfunktion für katadioptrisches Mikroskopobjektiv, Objektiv, Bilderfassungsvorrichtung oder Bildwiedergabevorrichtung sowie Gerät

Info

Publication number: DE102022114813B3
Application number: DE102022114813.0A
Authority: DE
Inventors: Alexander Epple
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2042-06-14
Also published as: US20230400667A1; CN117233945A

Abstract

Es wird eine optische Anordnung (1), welche eine Mittelachse (2), eine Objektseite (3), eine Bildseite (4) und eine katadioptrische Anordnung (10) umfasst, beschrieben. Die katadioptrische Anordnung (10) umfasst ein erstes, teilverspiegeltes optisches Bauteil (11) und ein zweites, teilverspiegeltes optisches Bauteil (12), welche im Strahlengang (17) entlang der Mittelachse (2) nacheinander angeordnet sind, sodass das erste optische Bauteil (11) bildseitig von dem zweiten optischen Bauteil (12) angeordnet ist, wobei das erste optische Bauteil (11) einen bezüglich der Mittelachse (2) radial inneren Bereich (21) und einen radial äußeren Bereich (22) umfasst, wobei der innere Bereich (21) für objektseitig einfallendes Licht zumindest teilweise transparent ausgestaltet ist und der äußere Bereich (22) für objektseitig einfallendes Licht reflektierend ausgestaltet ist, wobei das zweite optische Bauteil (12) einen bezüglich der Mittelachse (2) radial inneren Bereich (24) und einen radial äußeren Bereich (25) umfasst, wobei der äußere Bereich (25) für objektseitig einfallendes Licht transparent ausgestaltet ist und der innere Bereich (24) für objektseitig einfallendes Licht zumindest teilweise transparent und für bildseitig einfallendes Licht reflektierend ausgestaltet ist. Objektseitig ist an dem inneren Bereich (24) des zweiten optischen Bauteils (12) mindestens ein weiteres optisches Bauteil (27) mit einer positiven Brechkraft angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Anordnung, ein Objektiv, insbesondere für ein Mikroskop, eine Kamera und/oder einen Projektor, eine Bilderfassungsvorrichtung, eine Bildwiedergabevorrichtung und ein Gerät, insbesondere ein mobiles Gerät.
Mobile Geräte weisen in einer Vielzahl von Anwendungen Kameras auf, insbesondere Mobiltelefone, Tablets, Netbooks oder Notebooks. Insbesondere besitzt nahezu jedes moderne Mobiltelefon eine oder mehrere integrierte Kameras, mit denen man qualitativ hochwertige Bilder oder Videos aufnehmen kann. Diese Kameras sind nahezu ausschließlich auf der Vorder-und Rückseite angebracht, wobei die optische Achse der zugehörigen Optik senkrecht zur Vorder-und Rückseite ausgerichtet ist. Als Konsequenz ergibt sich, dass die Baulänge des optischen Systems durch die Dicke des mobilen Geräts vorgegeben ist. Typische Werte sind hierbei 6 mm bis 8,5 mm. In diesem Bauraum lässt sich ein optisches System realisieren, dessen Brennweite vergleichbar mit der Länge des Bauraums ist. Der Telefaktor F, der das Verhältnis der Baulänge TT zur Brennweite f' angibt (F=TT/f'), ist nahezu 1. Teleaufbauten mit einer Brennweite, die länger ist als der Bauraum, bzw. mit F<1 oder Retrofokusaufbauten, bei denen die Brennweite kürzer als der Bauraum bzw. F>1 ist, sind nur sehr schwer zu realisieren. Soll die Brennweite der Optik signifikant vergrößert werden, so muss nach einem Weg gesucht werden, die Baulänge des Objektivs künstlich zu vergrößern.
Im Zusammenhang mit mobilen Geräten besteht ein Interesse an einer Option, mittels dieser Kameras mikroskopische Abbildungen erzeugen zu können. Um eine gute Ausleuchtung sicherzustellen sollte ein großer Arbeitsabstand am Objekt realisierbar sein. Zudem sollte das Objekt mit einem nahe bei 1:1 liegenden Abbildungsmaßstab abgebildet werden. Aus beiden Forderungen folgt, dass die Baulänge des Objektivs vergleichbar mit dem vorderen Arbeitsabstand ist und somit den klassischen Bauraum mobiler Geräte typischerweise übersteigt. Es wird also nach einem Konzept gesucht, eine lange Brennweite bzw. lange Baulänge auf kurzem Bauraum zu realisieren. Dies kann durch Faltung des optischen Strahlengangs erreicht werden. Vorzugsweise sollte diese Faltung entlang der optischen Achse erfolgen. Mikroskopobjektive können insbesondere als Spiegelobjektive (katadioprische Objektive) ausgestaltet sein. Stand der Technik hierzu ist zum Beispiel in „Lexikon der Optik - Mikroskopobjektiv“ https://www.spektrum.de/lexikon/optik/mikroskopobjektiv/2067, DE 10 2014 108 596 B3 , US 10877244 B1 , US 2019/0187446 A1 , US 6169637 B1 und US 5930055 A offenbart.
Zum Erzeugen mikroskopischer Abbildungen im Kontext mobiler Anwendungen ist das Objektfeld der üblicherweise verwendeten Optiken mit einer Diagonalen von etwa 5 mm allerdings sehr klein, was der hohen Vergrößerung (nahezu 1:1) der Abbildung geschuldet ist. Dementsprechend schwer ist es für einen Nutzer, das interessierende Objekt jeweils in die Bildmitte des Bildfeldes zu bekommen, zumal sich das Objekt weitestgehend hinter dem Gehäuse des mobilen Geräts, beispielsweise des Mobiltelefons, befindet.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorteilhafte optische Anordnung zur Verfügung zu stellen. Weitere Aufgaben bestehen darin, ein vorteilhaftes Objektiv, eine vorteilhafte Bilderfassungsvorrichtung, eine vorteilhafte Bildwiedergabevorrichtung und ein vorteilhaftes mobiles Gerät zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgaben werden durch eine optische Anordnung gemäß Patentanspruch 1, ein Objektiv gemäß Patentanspruch 13, eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 14, eine Bildwiedergabevorrichtung gemäß Patentanspruch 14 und ein Gerät gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße optische Anordnung umfasst eine Mittelachse, welche mit einer optischen Achse der optischen Anordnung zusammenfallen kann, eine Objektseite, eine Bildseite und eine katadioptrische Anordnung. Unter der Objektseite wird die dem abzubilden Objekt zugewandte Seite verstanden. Unter der Bildseite wird die der erzeugten Abbildung, insbesondere der Bildfläche, beispielsweise einer Bildebene, zugewandte Seite verstanden. Die katadioptrische Anordnung umfasst ein erstes, teilverspiegeltes optisches Bauteil und ein zweites, teilverspiegeltes optisches Bauteil, welche im Strahlengang entlang der Mittelachse nacheinander, insbesondere in Richtung der Mittelachse hintereinander, angeordnet sind, sodass das erste optische Bauteil bildseitig von dem zweiten optischen Bauteil angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst das erste, teilverspiegelte optische Bauteil eine Vorderseite, bei welcher es sich um die Objektseite des Bauteils, also die dem abzubilden Objekt zugewandte Seite, zum Beispiel eine objektseitige Oberfläche, handelt und eine Rückseite, bei welcher es sich um die Bildseite des Bauteils, also die der erzeugten Abbildung zugewandte Seite, zum Beispiel eine bildseitige Oberfläche, handelt. Teilverspiegelt bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass das entsprechende Bauteil mindestens einen Bereich, welcher reflektiv bzw. reflektierend ausgestaltet ist, und mindestens einen Bereich, welcher nicht reflektiv ausgestaltet ist, umfasst.
Das erste optische Bauteil umfasst einen bezüglich der Mittelachse radial inneren Bereich und einen radial äußeren Bereich. Dabei ist der innere Bereich für objektseitig einfallendes Licht zumindest teilweise transparent bzw. transmittierend ausgestaltet, und der äußere Bereich ist für objektseitig einfallendes Licht reflektierend ausgestaltet. Das zweite optische Bauteil umfasst ebenfalls einen bezüglich der Mittelachse radial inneren Bereich und einen radial äußeren Bereich. Der äußere Bereich des zweiten optischen Bauteils ist für objektseitig einfallendes Licht transparent bzw. transmittierend ausgestaltet und der innere Bereich ist für objektseitig einfallendes Licht zumindest teilweise transparent bzw. transmittierend und für bildseitig einfallendes Licht reflektierend ausgestaltet. An dem inneren Bereich des zweiten optischen Bauteils ist objektseitig mindestens ein weiteres optisches Bauteil, insbesondere ein optisches Element, mit einer positiven Brechkraft angeordnet.
Die erfindungsgemäße optische Anordnung hat den Vorteil, dass mit ihr mit ein und derselben Optik und demselben Detektor sowohl eine mikroskopische Abbildung als auch eine Übersichtsabbildung mit einer verringerten Vergrößerung realisiert werden können. Dies wird in Form einer Zweistellungsoptik, welche zwischen zwei verschiedenen Abbildungsmaßstäben diskret hin- und her wechseln kann, realisiert. Insbesondere kann für eine mikroskopische Abbildung eine halbe Objektfelddiagonale von 2.4 mm bei einem Arbeitsabstand von 25 mm realisiert werden, was einem halben Feldwinkel von rund 6° entspricht. Für die Übersicht kann ein halber Feldwinkel von etwa 20° realisiert werden, was etwa dem dreifachen Feldwinkel der mikroskopischen Abbildung entspricht.
Vorzugsweise ist die Rückseite des ersten optischen Bauteils teilverspiegelt ausgestaltet. Die Vorderseite des ersten optischen Bauteils und der nichtverspiegelte Teil können transparent bzw. transmittierend ausgestaltet sein. Die Vorderseite oder die Rückseite des zweiten optischen Bauteils können teilverspiegelt ausgestaltet sein. Die jeweils andere Seite, also im Falle einer Teilverspiegelung der Vorderseite die Rückseite, und der jeweils nicht verspiegelte Teil können transparent bzw. transmittierend ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise ist der teilverspiegelte Bereich des ersten optischen Bauteils objektseitig konkav ausgestaltet. Ebenfalls Vorteilhafterweise ist der teilverspiegelte Bereich des zweiten optischen Bauteils bildseitig konvex ausgestaltet.
Das weitere optische Bauteil weist vorzugsweise eine positive Brechkraft im Bereich zwischen L/4 < f1 < L/1,5 auf, wobei L der Scheitelabstand der objektseitigen Fläche des weiteren optischen Bauteils von der Bildebene und f1 die Brennweite des weiteren optischen Bauteils sind. Es seien r1 und r2 die objekt- und bildseitigen Scheitelradien dieses weiteren optischen Bauteils. Es kann gelten L/5 < r1 < L/2, wobei der bildseitige Scheitelradius r2 dabei gleich dem des verspiegelten inneren Bereichs des zweiten optischen Bauteils (=2. Reflexion) ausgelegt sein kann. Eine entsprechende Brechkraft hat den Vorteil, dass eine qualitativ hochwertige Übersichtsabbildung generiert werden kann.
Das weitere optische Bauteil kann auf den inneren Bereich des zweiten optischen Bauteils an einer objektseitigen Vorderseite des zweiten optischen Bauteils aufgebracht sein, vorzugsweise mit diesem verbunden, insbesondere fest verbunden, sein. Zum Beispiel kann das weitere optische Bauteil auf den inneren Bereich des zweiten optischen Bauteils an der Vorderseite aufgekittet sein. Das weitere optische Bauteil kann eine Mehrzahl an Linsen umfassen. Es kann mindestens eine Linse aus kronartigem Material umfassen.
Weiterhin kann im Strahlengang zwischen der Bildseite des ersten optischen Bauteils und der Objektseite des zweiten optischen Bauteils mindestens eine erste und eine zweite brechkraftbehaftete refraktive und/oder diffraktive Oberfläche angeordnet sein. Zum Beispiel kann geometrisch und im Strahlengang zwischen dem ersten optischen Bauteil und dem zweiten optischen Bauteil mindestens ein drittes optisches Bauteil angeordnet sein. Das mindestens eine dritte optische Bauteil kann refraktiv und/oder diffraktiv ausgestaltet sein und/oder zur Korrektion von mindestens einem Abbildungsfehler ausgelegt sein. Hierdurch lässt die Abbildungsqualität der erzeugten Abbildungen erhöhen.
Zur Signaltrennung kann in einer ersten Variante der innere Bereich des zweiten optischen Bauteils als Strahlteiler ausgelegt sein. Dabei kann der innere Bereich des zweiten optischen Bauteils für objektseitig einfallendes Licht zumindest teilweise transparent bzw. transmittierend und für bildseitig einfallendes Licht teilweise reflektierend ausgestaltet sein, zum Beispiel in gleichem Ausmaß transmittierend und reflektierend. Insbesondere kann der innere Bereich so ausgelegt sein, dass er in einem festgelegten Prozentsatz Licht reflektiert und den verbleibenden Prozentsatz des Lichts transmittiert. Insbesondere kann der innere Bereich so ausgelegt sein, dass zwischen 30 Prozent und 70 Prozent des Lichts transmittiert werden und zwischen 70 Prozent und 30 Prozent des Lichts reflektiert werden. Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen 40 Prozent zu 60 Prozent und 60 Prozent zu 40 Prozent. Es kann beispielsweise bei etwa 50 Prozent zu etwa 50 Prozent liegen, wobei also etwa 50 Prozent des einfallenden Lichts reflektiert und 50 Prozent transmittiert wird. In diesen Varianten erreichen sowohl das Licht des Kanals für eine mikroskopische Abbildung als auch das Licht des Übersichtskanals gleichzeitig eine Bildebene oder einen Detektor und überlagern sich.
Zur Signaltrennung kann die optische Anordnung ein optisches Bauelement, zum Beispiel in Gestalt einer Schicht oder einer planparallele Platte, umfassen, welches zwischen einen transmittierenden und opaken Zustand, zum Beispiel einem reflektierenden und/oder absorbierenden Zustand, schaltbar ausgestaltet ist und zur Steuerung der Transmission und/oder Reflexion von Licht durch den inneren und den äußeren Bereich des zweiten optischen Bauteils ausgelegt ist. Das optische Bauelement kann objektseitig vor dem zweiten optischen Bauteil angeordnet sein oder in das zweite optische Bauteil integriert sein oder zwischen dem ersten und dem zweiten optischen Bauteil angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das optische Bauelement eine Mehrzahl an bezüglich der Mittelachse radial zueinander, zum Beispiel ringförmig, angeordneten Bereichen umfasst, welche jeweils unabhängig voneinander zwischen einem transmittierenden Zustand und einem opaken Zustand, z.B. einem absorbierenden Zustand und/oder einem reflektierenden Zustand, geschaltet werden können. Eine entsprechende schaltbare Schicht kann als LCD-Array ausgestaltet sein.
Zum Beispiel kann das optische Bauelement einen radial inneren Bereich und einen radial äußeren Bereich aufweisen, wobei insbesondere der innere Bereich mit dem inneren Bereich des zweiten optischen Bauteils und der äußere Bereich mit dem äußeren Bereich des zweiten optischen Bauteils deckungsgleich sein können, welche in voneinander abweichende Zustände schaltbar sind. In einem ersten Zustand kann der jeweilige Bereich transmittierend und in einem zweiten Zustand opak sein. Es kann also, zum Beispiel durch Anlegen einer Schaltspannung, der innere Bereich transmittierend geschaltet sein während der äußere Bereich opak geschaltet ist, und umgekehrt. Auf diese Weise kann wechselseitig das eine oder das anderer Signal ein- oder ausgeblendet werden. Ist der äußere Bereich transparent und der innere Bereich opak eingestellt, so kann das mikroskopische Signal in das System eintreten, während das Übersichtssignal geblockt wird. Ist der äußere Bereich opak und der innere Bereich transparent eingestellt, so kann das Übersichtssignal in das System eintreten, während das mikroskopische Signal geblockt wird.
Weiterhin kann das optische Bauelement einen zwischen dem radial inneren Bereich und dem radial äußeren Bereich angeordneten Zwischenbereich umfassen. Dieser kann permanent opak eingestellt sein, zum Beispiel schwarz eingefärbt sein. Hierdurch kann eine präzise Signaltrennung gewährleistet werden. Gleichzeitig wird der Tatsache Rechnung getragen, dass sich die schaltbare Schicht nicht exakt in den jeweiligen Eintrittspupillenebenen von Übersicht- und mikroskopischem Kanal befinden kann.
In einer zweiten Variante zur Signaltrennung kann der innere Bereich des zweiten optischen Bauteils so ausgelegt sein, dass er Licht eines ersten festgelegten Wellenlängenbereichs, z.B. einen Wellenlängenbereich im Bereich des sichtbaren Lichts (d.h. im Wellenlängenbereich von etwa 400-800 nm), reflektiert und Licht eines zweiten festgelegten Wellenlängenbereichs, z.B. einen Wellenlängenbereich im Bereich des nahen Infrarot-Lichts (bei etwa 1000nm), transmittiert. Hierzu kann der innere Bereich mit einer wellenlängenselektiven dielektrischen Schicht ausgeführt sein. Diese kann zum Beispiel im visuellen Wellenlängenbereich ein hohes Reflexionsvermögen aufweisen, im nahen Infrarot-Wellenlängenbereich jedoch eine sehr hohe Transmission aufweisen. Dann kann sowohl das mikroskopische Signal als auch das Übersichtssignal auf eine Bildebene bzw. einen entsprechenden Detektor gelangen.
Dort kann auf zwei verschiedene Arten zwischen dem Signal der Übersichtsabbildung und dem Signal der mikroskopischen Abbildung getrennt werden. In einer ersten Variante, in welcher mikroskopisches Signal und Übersichtssignal gleichzeitig empfangen und dargestellt werden, kann ein Detektor verwendet werden, welcher neben den visuellen Standardfarben, zum Beispiel Grün, Rot, Blau, auch über Pixel verfügt, die im nahen InfrarotBereich empfindlich sind. In einer zweiten Variante kann vor dem Detektor oder an der Stelle eines Eintrittsfensters ein entsprechender Farbfilter, der das nahe Infrarot-Signal entweder blockt (mikroskopische Abbildung) oder transmittiert (Übersichtsabbildung), angeordnet sein.
In einer dritten Variante kann der innere Bereich des zweiten optischen Bauteils so ausgestaltet sein, dass er Licht eines ersten festgelegten Polarisationszustandes reflektiert und Licht eines zweiten festgelegten Polarisationszustandes transmittiert. Hierbei kann eine polarisationsselektive Schicht auf dem inneren Bereich des zweiten optischen Bauteils angeordnet sein, welche zum Beispiel einen Polarisationszustand reflektiert während sie einen anderen transmittiert. Als Polarisationszustände sind alle zueinander orthogonalen Polarisationszustände zu möglich, also zum Beispiel senkrecht aufeinander stehende lineare Polarisationen oder rechtsdrehende und linksdrehende Zirkularpolarisation.
Die Polarisationszustände können zum Beispiel an der Objektseite, zum Beispiel an einem Eintrittsfenster, mit einer geeigneten Polarisationsmaske bzw. einer polarisierenden Maske eingestellt werden, deren Charakteristik in dem Sinne ausgebildet ist, dass der äußere Bereich des Eintrittsfensters, welcher mit dem äußeren Bereich des zweiten optischen Bauteils geometrisch deckungsgleich ausgestaltet ist, eine erste Polarisation des eintretenden Lichts herstellt und der innere Bereich des Eintrittsfensters, welcher mit dem inneren Bereich des zweiten optischen Bauteils geometrisch deckungsgleich ausgestaltet ist, eine zweite Polarisation des eintretenden Lichts herstellt. Durch einen geeigneten Wechsel eines Analysators vor dem Detektor kann dann zwischen den beiden Signalen unterschieden werden. Im Falle der Signaltrennung durch zirkulare Polarisation kann der innere Bereich des zweiten optischen Bauteils, z.B. eine reflektierende Schicht der Vorderseite des zweiten optischen Bauteils, eine chirale Schicht umfassen oder mit cholesterischen Flüssigkristallen (Cholesteric Liquid Cristals - CLC) ausgelegt sein. Beispiele hierfür sind in US 5715023 A und US 3679290 A beschrieben.
Eine vierte Variante der Signaltrennung besteht in einer Kanaltrennung durch eine geeignete Wahl der Systemblende. Der innere Bereich des zweiten optischen Bauteils kann hierzu einen radial äußeren Bereich aufweisen, welcher als Aperturblende ausgestaltet ist oder als solche wirkt. Die optischen Signale der beiden Abbildungskanäle, also der Strahlengang für eine mikroskopische Abbildung und der Strahlengang für eine Übersichtsabbildung benutzen die optischen Elemente zwischen dem verspiegelten Bereich, also dem inneren Bereich des zweiten optischen Elements und einer Objektebene bzw. einem Detektor gemeinsam. Die Signaltrennung kann in diesem Fall an dem inneren Bereich des zweiten optischen Bauteils erfolgen. Hier wird das mikroskopische Signal reflektiert, während das Übersichtssignal transmittiert wird. Befindet sich für den mikroskopischen Kanal die Systemblende auf dieser Fläche, so fallen die Strahlenbündel aller zur Abbildung kommenden Feldpunkte exakt übereinander. Aufgrund der obskurierten Abbildung kann die reflektierende Beschichtung des inneren Bereichs des zweiten optischen Bauteils als ringförmige Schicht mit einer streng definierten äußeren und einer streng definierten inneren Kante ausgelegt sein, da der innere Bereich der Strahlenbündel aufgrund der Obskuration ohnehin kein Licht enthält. Die Vorderseite des zweiten, teilverspiegelten optischen Bauteils enthält in dieser Variante also eine in drei Ringzonen geteilte Schicht, nämlich einen äußeren Bereich, welcher unverspiegelt ausgestaltet ist, um das mikroskopische Signal in das System eintreten zu lassen, eine mittlere Ringzone (oben auch als radial äußerer Bereich des inneren Bereichs bezeichnet) ist in dieser Variante verspiegelt, um das mikroskopische Signal nach der Reflexion an dem ersten, teilverspiegelten optischen Bauteil erneut zu reflektieren, und das innerste Zentrum bzw. der innere Bereich ist schließlich wieder unverspiegelt, um in der Pupillenobskuration des mikroskopischen Signals das Übersichtssignal in das optische System einzuführen.
Ein Vorteil dieser Variante besteht darin, dass sowohl für den mikroskopischen Kanal als auch für den Übersichtskanal eine sehr hohe Transmission realisierbar ist, da die Signale geometrisch getrennt sind. Die Verschiebung der Systemblende vom Eingangsbereich der optischen Anordnung auf den Bereich der zweiten Reflexion führt jedoch zu einer erhöhten Obskuration im mikroskopischen Kanal.
Die beschriebenen Varianten können auch beliebig miteinander kombiniert werden. Durch die beschriebenen Varianten lassen sich die Signale der mikroskopischen Abbildung und der Übersichtsabbildung präzise voneinander trennen. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass für beide Abbildungen derselbe Detektor verwendet werden kann. Die optische Anordnung ist also vorteilhafterweise zwischen einem ersten Zustand, z.B. einem Mikroskopzustand zum Erzeugen einer mikroskopischen Abbildung, und einem zweiten Zustand, z.B. einem Übersichtszustand zum Erzeugen einer Übersichtsabbildung, schaltbar ausgestaltet, wobei der objektseitige Hauptstrahlwinkel in dem zweiten Zustand mindestens doppelt so groß ist wie in dem ersten Zustand.
Die optische Anordnung kann eine lineare Obskuration zwischen 30 Prozent und 50 Prozent, z.B. zwischen 35 Prozent und 40 Prozent aufweisen.
Die optischen Bauteile können rotationssymmetrisch ausgestaltet sein. Zwischen mindestens zwei optischen Bauteilen kann eine Luftlinse (luftgefüllter Abstand) angeordnet sein. Die Eintrittspupille des ersten Zustandes, also des Mikroskopkanals, kann eine Ausdehnung zwischen 6 mm und 9 mm aufweisen. Mindestens ein optisches Bauteil kann mindestens eine asphärische Oberfläche aufweisen. Mindestens zwei optische Bauteile können aus demselben Material oder aus voneinander abweichenden Materialien bestehen (z.B. aus Kron-Material oder Flint-Material). Mindestens ein reflektierend ausgestalteter Bereich kann als sammelnder Manginspiegel ausgestaltet sein.
Das erfindungsgemäße Objektiv umfasst eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße optische Anordnung. Es hat die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen optischen Anordnung genannten Merkmale und Vorteile. Das Objektiv kann als Kameraobjektiv zur Abbildung weit entfernter Objekte oder Mikroskopobjektiv ausgestaltet sein.
Die erfindungsgemäße Bilderfassungsvorrichtung, z.B. eine Kamera oder ein Mikroskop, und die erfindungsgemäße Bildwiedergabevorrichtung, z.B. ein Projektor, umfassen ein erfindungsgemäßes Objektiv.
Das erfindungsgemäße Gerät, bei welchem es sich um ein Mikroskop oder ein mobiles Gerät handeln kann, umfasst eine erfindungsgemäße Bilderfassungsvorrichtung oder eine erfindungsgemäße Bildwiedergabevorrichtung oder eine erfindungsgemäße optische Anordnung. Bei dem erfindungsgemäßen mobilen Gerät kann es sich um ein Mobiltelefon, Tablet, Notebook, Smartwatch, Netbook, etc. handeln. Es hat die bereits beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen optischen Anordnung.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wird, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Die Figuren sind nicht notwendigerweise detailgetreu und maßstabsgetreu und können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um einen besseren Überblick zu bieten. Daher sind hier offenbarte funktionale Einzelheiten nicht einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als anschauliche Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.
Der hier verwendete Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elemente verwendet werden. Wird beispielsweise eine Zusammensetzung beschrieben, die die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.

1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung in einer Einstellung zum Erzeugen einer mikroskopischen Abbildung.
2 zeigt schematisch die in der 1 gezeigte optische Anordnung in einer Einstellung zum Erzeugen einer Übersichtsabbildung.
3 zeigt schematisch die im Rahmen der Übersichtsabbildung entstehenden Bildfehler in Form von Diagrammen.
4 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung in einer Einstellung zur Erzeugung einer Übersichtsabbildung.
5 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung in einer Einstellung zum Erzeugen einer mikroskopischen Abbildung.
6 zeigt schematisch die in der 5 gezeigte optische Anordnung in einer Einstellung zum Erzeugen einer Übersichtsabbildung.
7 zeigt schematisch ein optisches Bauelement zur Signaltrennung.
8 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Gerät.

Eine erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 3 näher erläutert. Dabei zeigt die 1 eine erfindungsgemäße optische Anordnung in einer Einstellung zum Erzeugen einer mikroskopischen Abbildung. Die 2 zeigt die in der 1 gezeigte optische Anordnung in einer Einstellung zum Erzeugen einer Übersichtsabbildung. In der 3 sind die im Rahmen der Übersichtsabbildung entstehenden Bildfehler in Form von Diagrammen dargestellt.
Die in den 1 und 2 gezeigte optische Anordnung 1 umfasst eine Mittelachse 2, welche in dem gezeigten Beispiel mit der optischen Achse zusammenfällt, eine Objektseite 3 und eine Bildseite 4. Dabei ist die Objektseite 3 einem abzubildenden Objekt oder einer Objektebene 5 zugewandt und die Bildseite 4 einer Bildebene 6 oder einem im Bereich der Bildebene angeordneten Detektor, zum Beispiel einer Kamera, zugewandt. Die optische Anordnung 1 umfasst darüber hinaus eine katadioptrische Anordnung 10.
Die katadioptrische Anordnung 10 umfasst ein erstes, teilverspiegelte optisches Bauteil 11 und ein zweites, teilverspiegeltes optisches Bauteil 12. Diese sind in dem gezeigten Beispiel als Linsen ausgestaltet. Das erste, teilverspiegelte optische Bauteil 11 umfasst eine Vorderseite 13 und eine Rückseite 14. Das zweite, teilverspiegelte optische Bauteil 12 umfasst ebenfalls eine Vorderseite 15 und eine Rückseite 16. Dabei weisen die Vorderseiten 13 und 15 in Richtung der Objektseite 3 und die Rückseiten 14 und 16 in Richtung der Bildseite 4. Das erste optische Bauteil 11 und das zweite optische Bauteil 12 sind im Strahlengang 17 entlang der Mittelachse 2 nacheinander angeordnet, sodass das erste optische Bauteil 11 bildseitig von dem zweiten optischen Bauteil 12 angeordnet ist.
Das erste optische Bauteil 11 umfasst einen bezüglich der Mittelachse 2 radial inneren Bereich 21 und einen radial äußeren Bereich 22. Dabei ist der innere Bereich 21 für objektseitig einfallendes Licht zumindest teilweise transparent bzw. transmittierend ausgestaltet. Der äußere Bereich 22 ist für objektseitig einfallendes Licht reflektierend ausgestaltet. Hierzu weist die Rückseite 14 des ersten optischen Bauteils 11 eine Verspiegelung 23 auf. Diese ist in dem gezeigten Beispiel objektseitig konkav ausgestaltet.
Das zweite optische Bauteil 12 umfasst einen bezüglich der Mittelachse 2 radial inneren Bereich 24 und einen radial äußeren Bereich 25. Dabei ist der äußere Bereich 25 für objektseitig einfallendes Licht transparent bzw. transmittierend ausgestaltet. Der innere Bereich 24 ist für objektseitig einfallendes Licht zumindest teilweise transparent bzw. transmittierend und für bildseitig einfallendes Licht reflektierend ausgestaltet. Hierzu weist die Vorderseite 15 des zweiten optischen Bauteils 12 eine Verspiegelung 26 auf. Diese ist in dem gezeigten Beispiel bildseitig konvex ausgestaltet.
An dem inneren Bereich 24 des zweiten optischen Bauteils 12 ist mindestens ein weiteres optisches Bauteil 27 angeordnet. Dieses Ist in der 1 nicht gezeigt, da es im Zusammenhang mit der Erzeugung der mikroskopischen Abbildung keine optische Funktion hat, sondern ausschließlich im Zusammenhang mit dem erzeugen einer Übersichtsabbildung, welche in der 2 dargestellt ist, relevant ist. Das mindestens eine weitere Bauteil 27 ist vorzugsweise mit der Vorderseite 15 des zweiten optischen Bauteils am inneren Bereich 24 fest verbunden, zum Beispiel verkittet. Das weitere optische Bauteil 27 weist eine positive Brechkraft auf. Diese kann im Bereich zwischen L/4 < f1 < L/1,5 liegen, wobei L der Scheitelabstand einer objektseitigen Fläche des weiteren optischen Bauteils von einer Bildebene und f1 die Brennweite des weiteren optischen Bauteils sind. Insbesondere kann in den Ausführungsbeispielen etwa r1 = L/3 und f1 = L/2.5 gelten. In der in der 2 gezeigten Ausgestaltung umfasst das weitere optische Bauteil 27 zwei miteinander verkittete Linsen.
Optional umfasst die in den 1 und 2 gezeigte erfindungsgemäße optische Anordnung 1 eine objektseitig angeordnete optisch transparente Abdeckung 28, beispielsweise in Form eines Deckglases, und eine bildseitig angeordnete optisch transparente Abdeckung 29, beispielsweise in Form eines Deckglases, sowie mindestens eine bildseitig des ersten optischen Bauteils 11, z.B. zwischen dem ersten optischen Bauteil 11 und der Bildebene 6 oder zwischen dem ersten optischen Bauteil 11 und der Abdeckung 29 angeordnete Feldlinse 30. Die mindestens eine Feldlinse 30 weist vorzugsweise eine negative Brechkraft auf. Sei zum Beispiel L der Scheitelabstand der objektseitigen Fläche des weiteren optischen Bauteils von der Bildebene, und sei fF die Brechkraft der Feldlinse, so gilt vorzugsweise L/fF < -1.
In der in der 1 gezeigten Einstellung bildet die gezeigte optische Anordnung 1 eine halbe Objektdiagonale mit einer Länge zwischen 2 mm und 3 mm, konkret 2,4 mm, ab. Das vom Objekt 5 kommende Licht 17 tritt durch die teilverspiegelte Vorderseite 15 in die optische Anordnung 1 ein, durchtritt zunächst das zweite optische Bauteil 12 und wird an der Rückseite 14 des ersten optischen Bauteils 11 in dessen äußerem Bereich 22 an dem in Lichtrichtung konkaven Spiegel 23 reflektiert. Anschließend tritt das Licht zurück durch das erste optische Bauteil 11 und das zweite optische Bauteil 12 und wird im inneren Bereich 24 des zweiten optischen Bauteils an dem in Lichtrichtung konvexen Spiegel 26 erneut reflektiert, bevor es wiederum durch das erste optische Bauteil 11 tritt und dieses in dessen innerem Bereich 21 verlässt und durch die mindestens eine Feldlinse 30 mit negativer Brechkraft die Bildebene 6 erreicht oder auf einen Bilddetektor abgebildet wird.
Der Hauptstrahlwinkel vor dem Objekt 5 beträgt zum Beispiel rund 6 Grad und nach dem Eintritt in das zweite optische Bauteil 12 etwa 4 Grad. Zur Abbildung eines größeren Objektfeldes zum Erzeugen einer Übersichtsabbildung muss daher eine Optik vorgesehen sein, deren objektseitiger Hauptstrahlwinkel in Luft einen Wert von größer als 6 Grad, zum Beispiel 20 Grad oder mehr, hat. Gleichbedeutend hiermit ist, dass der Hauptstrahlwinkel einer solchen Abbildung im Linsenmaterial einen Wert von etwa 10-15 Grad haben sollte. Die Obskuration der beschriebenen Abbildung beträgt etwa 35-40 Prozent. Dies bedeutet folgendes: Betrachtet man den Randstrahl der Abbildung, d. h. den Strahl, der von der Mitte des Objekts 5 zum Rand der Pupille geht, so hat dieser beim Eintritt in die optische Anordnung 1 eine etwa dreimal größere Höhe in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse oder Mittelachse 2 als bei der zweiten Reflexion, die geometrisch an etwa derselben axialen Position liegt. Nach der Lagrangeschen Invariante muss der Hauptstrahlwinkel bei der zweiten Reflexion also einen etwa dreimal größeren Winkel mit der optischen Achse einschließen als am Ort der Systempupille.
Betrachtet man nun die Abbildung entgegen der Lichtrichtung, d. h. von der Bildebene 6 oder einem Detektor zum Objekt 5, so verlässt der Hauptstrahl die Bildebene 6 konvergent zur optischen Achse bzw. Mittelachse 2 hin, durchläuft die Feldlinse 30, das erste, teilverspiegelte optische Bauteil 11 und trifft auf den verspiegelten 26 inneren Bereich 24 des zweiten optischen Bauteils 12. Der geometrische Strahlwinkel an dieser Stelle beträgt dort nach der vorangestellten Argumentation erwartungsgemäß etwa 10,5 Grad. Ist nun erfindungsgemäß der innere Teil des zweiten optischen Bauteils 12 nicht vollständig verspiegelt, so tritt der Hauptstrahl mit einem Winkel von etwa 15 Grad aus dem inneren Bereich 24 des zweiten optischen Bauteils 12 aus. Der Randstrahl der Rückwärts-Abbildung von der Bildebene 6 zum Objekt 5 divergiert an dieser Stelle. Mittels des weiteren optischen Bauteils 27 lässt sich durch dessen starke positive Brechkraft der Randstrahl auf das Objekt 5 fokussieren. Die Brechkraft des weiteren optischen Bauteils 27 hat nur wenig Auswirkung auf den Hauptstrahl, d. h. der Feldwinkel bleibt im Wesentlichen bei 15 Grad, würde also zur Abbildung einer deutlich vergrößerten Umgebung des zu mikroskopischeren kleinen Objektfeldes führen. Dies ist in der 2 gezeigt.
Ergänzend zu einer entsprechenden Fokussierung auf die Objektebene 5 kann durch die Verwendung von zwei verschiedenen Materialien in dem in dem gezeigten Beispiel verwendeten Linsen-Dublett des weiteren optischen Bauteils 27 die chromatische Längsaberration der Abbildung korrigiert werden. In der 3 sind die Aberrationen der Übersichtsabbildung entlang der eigentlichen Lichtrichtung vom Objekt 5 auf die Bildebene 6 als geometrische Queraberrationen dargestellt. Insbesondere zeigen sich als dominierende Aberrationen eine starke Feldkrümmung und Astigmatismus, Koma sowie Verzeichnung. Die Auswirkungen von Koma können durch nachträgliches, weiteres Abblenden des Übersichtskanals auf Kosten der Bildhelligkeit verbessert werden. Die Verzeichnung ist ebenso wie die Koma durch die Blendenlage gegeben und daher nicht korrigierbar, insbesondere auch nicht durch Abblenden. Allerdings hilft ihr Vorzeichen (negative bzw. kissenförmige Verzeichnung) das abgebildete Objekt im Übersichtskanal bzw. in der Übersichtsabbildung bei vorgegebener Größe des Detektors bzw. der Abbildungsfläche 6 gegenüber dem rein paraxialen Wert nochmals zu vergrößern. Die krummlinigen Effekte, die durch die Verzeichnung entstehen, können mittels Bildverarbeitung gegebenenfalls nachträglich korrigiert werden.
Die Blende des Systems liegt für die mikroskopische Anwendung in der Nähe des konkaven Spiegels 23, d. h. entweder auf der Vorderseite 13 oder der Rückseite 14 des ersten optischen Bauteils 11, jeweils beim ersten Luftdurchtritt. Diese Blendenlage stellt sicher, dass das System mit kleiner Obskuration (weniger als 40 Prozent) realisiert werden kann. Der genaue Wert der Obskuration hängt auch von dem Verhältnis der gewählten numerischen Apertur und der Feldgröße ab.
Konkret zeigen die in der 3 links dargestellten Diagramme in der ersten Zeile für eine Objekthöhe von -8,5 mm und in der zweiten Zeile für eine Objekthöhe von -5,95 mm jeweils für die Wellenlängen von 588 nm, 486 nm und 656 nm auftretenden Queraberrationen und in der dritten Zeile die entsprechenden Längsaberrationen. In dem in der 3 oben in der Mitte gezeigten Diagramm ist der auftretende Astigmatismus abgebildet, in dem Diagramm rechts davon die longitudinale sphärischen Aberration in Millimetern und ganz rechts oben die chromatische fokale Verschiebung in Millimetern. Die Abbildung rechts unten in der 3 entspricht der Abbildung der 2. Die beiden Diagramme links davon zeigen oben die Verzeichnung in Prozent und unten den lateralen Farbfehler in Millimeter.
Die 4 zeigt für eine zweite Ausführungsvariante eine erfindungsgemäße optische Anordnung in einer Einstellung zur Erzeugung einer Übersichtsabbildung. Im Unterschied zu der in der ersten Ausführungsvariante gewählten Ausgestaltung ist anstelle eines Dubletts eine einfache Linse als weiteres optisches Bauteil 27 verwendet worden. Dies führt zu einem System, bei dem die chromatischen Aberrationen nicht vollständig korrigiert sind. Dennoch dominieren auch hier die monochromatischen Aberrationen wie Koma, Feldkrümmung und Verzeichnung, sodass diese Variante durch ihren im Vergleich zu der vorherigen Ausführungsvariante einfacheren und damit kostengünstigeren Aufbau von Vorteil ist.
Eine dritte Ausführungsvariante wird im Folgenden anhand der 5 und 6 erläutert. Hierbei wurde für die Ausbildung des Übersichtsbereichs, also zur Erzeugung einer Übersichtsabbildung, wie in der ersten Ausführungsvariante ein Dublett im Rahmen des weiteren optischen Bauteils 27 verwendet, es ist alternativ hierzu aber auch die Verwendung einer Einzellinse, wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante, möglich. Die Besonderheit der dritten Ausführungsvariante besteht darin, dass die Systemblende auf einer Ebene senkrecht zur Mittelachse oder optischen Achse auf der axialen Höhe der Verspiegelung 26 des zweiten, teilverspiegelten optischen Bauteils 12 angeordnet ist. Diese Fläche wirkt sowohl für die mikroskopische als auch für die Übersichtsabbildung als Systemblende. Als Konsequenz hiervon liegt die Obskuration bei etwa 50 Prozent. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass sich die sogenannten Footprints aller Feldpunkte in dieser Ebene deckungsgleich überlagern. Folglich tritt die Obskuration in dieser Ebene gut sichtbar zutage, d. h. der verspiegelte innere Bereich 26 des zweiten optischen Bauteils 12 sieht kein Licht von der mikroskopischen Abbildung. Dies wiederum ist vorteilhaft bei der im Folgenden für alle beschriebenen Ausführungsvarianten dargestellten Signaltrennung.
Die erfindungsgemäße Funktionalität der Option einer Erzeugung einer Übersichtsabbildung mittels eines Übersichtskanals ist insbesondere bei der Anwendung als Mikroskopobjektiv sehr vorteilhaft, lässt sich aber auch auf fotografische Objektive anwenden. Insbesondere bei der Smartphone-Fotografie oder allgemein im Zusammenhang mit mobilen Geräten ist das beschriebene katadioptrische obskurierte Konzept vorteilhaft anwendbar, um sehr lang-brennweitige Objektive auf kleinem Bauraum realisieren zu können.
Ein Anwender kann somit schnell zwischen einem Übersichtskanal mit großem Feldwinkel, d. h. kleiner Brennweite, und dem eigentlichen fotografischen Kanal zum Erzeugen einer mikroskopischen Abbildung umschalten.
Sowohl bei der mikroskopischen als auch bei der Übersichtsbeobachtung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung derselbe Detektor verwendet werden. Es ist daher erforderlich, zwischen beiden Kanälen, also der Erzeugung einer mikroskopischen Abbildung und der Erzeugung einer Übersichtsabbildung zu trennen, d. h. es muss eindeutig festgelegt werden können, ob der Detektor das Licht des Mikroskopiekanals oder des Übersichtskanals sieht. Hier gibt es im Wesentlichen vier Möglichkeiten. Alle beziehen sich auf die Auslegung der Vorderseite 15 des zweiten, teilverspiegelten optischen Bauteils 12, insbesondere auf den inneren, verspiegelten Bereich 24.
Die erste Möglichkeit der Signaltrennung besteht darin, das die Schicht 26 des reflektierenden inneren Bereichs 24 des zweien, teilspiegelten optischen Bauteils als eine Strahlteilerschicht ausgelegt wird, bei der ein festgelegter Prozentsatz des einfallenden Lichts reflektiert und der Rest des Lichts transmittiert wird. Zum Beispiel kann die entsprechende Schicht oder das entsprechende Bauelement so ausgelegt liegt sein, dass etwa 50 Prozent des aufstrebenden Lichts reflektiert und 50 Prozent transmittiert wird. Es ist aber auch ein anderes Verhältnis, wie zum Beispiel 60 Prozent und 40 Prozent oder 70 Prozent und 30 Prozent oder 30 Prozent und 70 Prozent oder 40 Prozent und 60 Prozent möglich. Es können auch beliebige andere Verhältnisse im Bereich zwischen 30 und 70 Prozent auf der jeweils einen und entsprechend zwischen 70 und 30 Prozent auf der anderen Seite ausgewählt werden. In allen Varianten erreichen sowohl das Licht des mikroskopischen Kanals als auch das Licht des Übersichtskanals gleichzeitig den Detektor und überlagern sich.
Bringt man nun auf dem Eintrittsfenster der optischen Anordnung, also im Strahlengang vor dem zweiten optischen Bauteil 12, beispielsweise auf diesem oder im Rahmen der planparallelen Platte 28, eine schaltbare Schicht an, die durch Anlegen einer Schaltspannung zwischen transmittierenden und opaken Flächen umschalten kann, so kann wechselweise das eine oder das andere Signal ein- oder ausgeblendet werden. Ein solches optisches Bauelement kann in das zweite optische Bauteil 12 integriert sein oder in die planparallele Platte 28 integriert sein oder als separates Bauteil ausgelegt sein. Die schaltbare Schicht kann zum Beispiel als LCD-Array ausgebildet sein.
Vorzugsweise weist die Vorderseite 15 des zweiten, teilverspiegelten optischen Bauteils 12 eine Schichtanordnung mit drei konzentrischen Bereichen auf. Diese Geometrie ist in der 6 und der 7 schematisch dargestellt. Die 6 und 7 zeigen schematisch ein optisches Bauelement 35 zur Signaltrennung. Das verwendete optische Bauelement 35 umfasst einen in Bezug auf die Mittelachse 2 radial inneren Bereich 31 und einen radial äußeren Bereich 33. Zwischen dem radial inneren Bereich 31 und dem radial äußeren Bereich 33 ist ein radialer Zwischenbereich 32 angeordnet, welcher auch als Teilbereich des radial inneren Bereichs 31 ausgebildet sein kann. Die genannten Bereiche können kreisförmig bzw. ringförmig ausgestaltet sein. Sowohl der äußere Bereich 33 als auch der innere Bereich 31 weisen eine zuvor beschriebene schaltbare Schicht auf, welche eine Signaltrennung ermöglicht. Der Zwischenbereich 32 kann optional ebenfalls schaltbar ausgestaltet sein.
Ist der radial äußere Bereich 33 transparent und der innere Bereich 31 nichttransparent eingestellt, wie in der 7 in der Mitte gezeigt, so kann das mikroskopische Signal in die optische Anordnung 1 eintreten, während das Übersichtssignal geblockt wird. Ist der äußere Bereich 33 nichttransparent und der innere Bereich 31 transparent eingestellt, wie in der 7 rechts gezeigt, so kann das Übersichtssignal in die optische Anordnung 1 eintreten, während das mikroskopische Signal geblockt wird. Vorzugsweise ist der Zwischenbereich 32 permanent nichttransparent eingestellt, beispielsweise schwarz eingefärbt. Dies stellt eine präzise Trennung der beiden Signale sicher und spiegelt die Tatsache wider, dass sich die schaltbare Schicht bzw. das entsprechende optische Bauelement 35 nicht exakt in den jeweiligen Eintrittspupillenebenen von Übersichtssignal und mikroskopischem Kanal befinden kann.
Eine zweite Möglichkeit der Signaltrennung kann dadurch realisiert werden, dass der innere Bereich 24 des zweiten optischen Bauteils 12 mit einer wellenlängenselektiven dielektrischen Schicht ausgeführt ist. Zum Beispiel kann die Schicht im sichtbaren Wellenlängenbereich, also im Bereich zwischen 400 nm und 800 nm, ein hohes Reflexionsvermögen aufweisen, im nahen Infrarot-Wellenlängenbereich, also bei etwa 1000 nm, jedoch eine sehr hohe Transmission zeigen. Dann kann sowohl das mikroskopische Signal als auch das Übersichtssignal auf den Detektor gelangen. Dort kann auf zwei verschiedene Arten zwischen dem Übersichtssignal und dem mikroskopischen Signal getrennt werden. Entweder es wird ein Detektor verwendet, der neben den visuell sichtbaren Standard-Farben (grün-rot-blau) auch über Pixel verfügt, die im nahen Infrarot-Wellenlängenbereich empfindlich sind, oder vor dem Detektor ist ein wechselbarer Farbfilter angeordnet, der das Licht des nahen Infrarot-Wellenlängenbereich entweder blockt (mikroskopische Abbildung) oder transmittiert (Übersichtsabbildung). In dem erstgenannten Fall können das mikroskopische Signal und das Übersichtssignal gleichzeitig empfangen und dargestellt werden.
Eine dritte Möglichkeit zur Signaltrennung besteht darin, eine polarisationsselektive Schicht auf den verspiegelten Bereich 26 des zweiten optischen Bauteils 12 aufzubringen oder ein entsprechendes Bauelement in diesem Bereich anzuordnen. Die polarisationsselektive Schicht bzw. ein entsprechendes optisches Bauelement 35 ist so ausgelegt, dass sie/es einen ersten Polarisationszustand reflektiert während sie einen anderen Polarisationszustand transmittiert. Als Polarisationszustände sind hier alle zueinander orthogonalen Polarisationszustände möglich, also etwa senkrecht aufeinanderstehende lineare Polarisation oder rechtsdrehende und linksdrehende Zirkularpolarisation. Die Polarisationszustände können wieder am Eintrittsfenster, zum Beispiel im Bereich der planparallelen Platte 28 oder an der Vorderseite 15 des zweiten optischen Bauteils 12 mit einer geeigneten polarisierende Maske eingestellt werden, deren Charakteristik analog zu dem in den 6 und 7 gezeigten optischen Bauelement 35 dergestalt ist, dass der äußere Teilbereich 33 eine erste Polarisation des eintretenden Lichts herstellt und der radial innere Bereich 31 eine zweite Polarisation des eintretenden Lichts herstellt. Durch einen geeigneten Analysator, insbesondere durch einen entsprechenden Wechsel eines Analysators vor der Bildebene 6 oder vor einem dort angeordneten Detektor, kann dann zwischen den beiden Signalen unterschieden werden.
Eine vierte Variante zur Signaltrennung besteht darin, eine geeignete Systemblende zu verwenden. Die optischen Signale der beiden Abbildungskanäle benutzen den verspiegelten inneren Bereich 24, 26 der Vorderseite 15 des zweiten optischen Bauteils und die Bildebene 6 gemeinsam. Daher kann die Signaltrennung an dem inneren Bereich 24, insbesondere an dem verspiegelten Bereich 26 der Vorderseite 15 des zweiten optischen Bauteils 12 erfolgen. Hier wird das mikroskopische Signal reflektiert, während das Übersichtssignal transmittiert wird. Befindet sich für den mikroskopischen Kanal die Systemblende auf dieser Fläche, so fallen die Strahlenbündel aller zur Abbildung kommenden Feldpunkte exakt übereinander.
Aufgrund der obskurierten Abbildung kann die reflektierende Beschichtung 26 als ringförmige Schicht mit einer streng definierten äußeren und einer streng definierten inneren Kante ausgelegt sein, da der innere Bereich der Strahlenbündel aufgrund der Obskuration ohnehin kein Licht enthält. Die Vorderseite 15 des zweiten optischen Bauteils enthält also in dieser Variante eine in drei Ringzonen geteilte Schicht (analog zu der in der 7 gezeigten Variante). Der äußere Bereich 33 ist in diesem Fall unverspiegelt, um das mikroskopische Signal in die optische Anordnung 1 eintreten zu lassen, der mittlere Bereich 32 ist verspiegelt, um das mikroskopische Signal nach der Reflexion am ersten optischen Bauteil 11 erneut zu reflektieren, und der innere Bereich 31 ist schließlich wieder unverspiegelt, um in der Pupillenobskuration des mikroskopischen Signals das Übersichtssignal in die optische Anordnung 1 einzuführen. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass sowohl für den mikroskopischen Kanal als auch für den Übersichtskanal eine sehr hohe Transmission realisierbar ist, da die Signale geometrisch getrennt sind.
Die beschriebenen Varianten zur Signaltrennung können selbst verständlich auch miteinander kombiniert werden.
Die 8 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Gerät 40. Bei dem Gerät 40 kann es sich um ein Mikroskop oder ein mobiles Gerät handeln. Das Gerät 40 umfasst eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße optische Anordnung 1. Es hat die in diesem Zusammenhang bereits genannten Merkmale und Vorteile. Die optische Anordnung 1 kann insbesondere als Objektiv ausgestaltet sein und/oder eine Bilderfassungsvorrichtung, zum Beispiel eine Kamera, enthalten.
Die Konstruktionsdaten der in den Figuren gezeigten Anordnungen werden im Folgenden tabellarisch gezeigt. Tabelle1:

Fig. numerische Apertur Objekthöhe [mm] effektive Brennweite [mm]

1 0,17 2,4 2,63

2 0,09 8,5 4,049

4 0,09 8,5 4,123

5 0,17 2,4 2,737

6 0,08 8,5 4,042
In den nachfolgenden Tabellen 2 bis 5 sind die Konstruktionsdaten der in der 1 gezeigten Anordnung, in den Tabellen 6 bis 9 die Konstruktionsdaten der in der 2 gezeigten Anordnung, in den Tabellen 10 bis 13 die Konstruktionsdaten der in der 4 gezeigten Anordnung, in den Tabellen 14 bis 17 die Konstruktionsdaten der in der 5 gezeigten Anordnung und in den Tabellen 18 bis 21 die Konstruktionsdaten der in der 6 gezeigten Anordnung angegeben.
Die Flächen bezeichnen die einzelnen Oberflächen der Linsen und der optischen Elemente entlang des Strahlengangs. Die Fläche 0 entspricht der Objektebene, die Fläche 1 entspricht der objektseitigen Außenoberfläche der Abdeckung 28 und Fläche mit der höchsten Ordnungszahl der Bildebene. INDEX1 bezeichnet den Brechungsindex für eine Wellenlänge von 587,56nm, INDEX2 bezeichnet den Brechungsindex für eine Wellenlänge von 486,13 nm, INDEX3 bezeichnet den Brechungsindex für eine Wellenlänge von 656,27 nm und SEMIDIAM. bezeichnet den halben optisch freien Durchmesser der optischen Fläche in mm. Die verwendeten Materialbezeichnungen sind: PCARB - Polycarbonat, N-BK7 - Glastyp des Herstellers SCHOTT AG, PMMA - Polymethylmethacrylat, REFL - reflektierende Fläche.

Für die asphärisch ausgestalteten Flächen sind die Koeffizienten K und C1 bis C6 gemäß der Entwicklung

p (h) = \frac{ϱ h^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) {(ϱ h)}^{2}}} + C_{1} h^{4} + C_{2} h^{6} + C_{3} h^{8} + \dots + C_{n} h^{2 n + 2}

angegeben. Dabei bezeichnet p(h) die sog. Pfeilhöhe der Fläche in der Höhe h. Unter Pfeilhöhe versteht man den lotrechten Abstand der Fläche von der Tangentialebene im Flächenscheitel.

ϱ = \frac{1}{r}

bezeichnet des Weiteren die Scheitelkrümmung als Kehrwert des in den Tabellen angegebenen Scheitelradius und K gibt schließlich die Konische Konstante wieder. Tabelle 2:

Fläche	Scheitelradius der Flächenkrümmung [mm]	Abstand zur Folgefläche (Luftabstand bzw. Linsendicke) [mm]	Material
0	0	25,000000
1	0	0,300000	N-BK7
2	0	0,421413
3	20,470689	2,118059	PMMA
4	-10,459102	0,298291
5	-6,633285	1,005571	PCARB
6	-7,242031	-1,005571	REFL
7	-6,633285	-0,298291
8	-10,459102	-1,787716	PMMA
9	-2,552555	1,787716	REFL
10	-10,459102	0,298291
11	-6,633285	0,914722	PCARB
12	-4,884776	0,737114
13	-8,075678	0,295630	PMMA
14	1,087657	0,206988
15	0	0,210000	N-BK7
16	0	0,700000
17	0	0,000000

Tabelle 3:

Fläche	INDEX1	INDEX2	INDEX3	SEMIDIAM.
0
1	1,516800	1,522376	1,514322	3,593
2				3,602
3	1,491778	1,497655	1,489178	3,621
4				3,871
5	1,585474	1,599450	1,579864	3,866
6	1,585474	1,599450	1,579864	4,096
7				3,866
8	1,491778	1,497655	1,489178	3,871
9	1,491778	1,497655	1,489178	1,224
10				3,871
11	1,585474	1,599450	1,579864	3,866
12				1,16
13	1,491778	1,497655	1,489178	1,214
14				1,214
15	1,516800	1,522376	1,514322	1,668
16				1,709
17				1,939

Tabelle 4:

Fläche	K	C1	C2	C3
3	0	-6,571637E-04	-1,816106E-04	8,128466E-06
4	0	7,186770E-04	-3,989893E-04	1,557134E-05
5	0	5,262865E-04	6,227060E-05	-1,592519E-05
6	0	-3,010898E-05	4,368828E-05	-2,196873E-06
7	0	5,262865E-04	6,227060E-05	-1,592519E-05
8	0	7,186770E-04	-3,989893E-04	1,557134E-05
9	0	5,218363E-03	6,068809E-03	-1,121948E-02
10	0	7,186770E-04	-3,989893E-04	1,557134E-05
11	0	5,262865E-04	6,227060E-05	-1,592519E-05
12	0	5,061231 E-02	-3,321540E-02	1,082989E-01
13	-10	-8,567141 E-01	1,413277E+00	-1,570578E+00
14	-10	-2,803844E-01	3,270699E-01	-2,453285E-01

Tabelle 5:

Fläche	C4	C5	C6
3	4,441712E-08	-2,643070E-08	6,512805E-10
4	3,426735E-07	-2,984316E-08	2,743198E-10
5	8,357455E-07	2,976640E-09	-8,178471 E-10
6	9,694773E-09	2,464996E-09	-6,579685E-11
7	8,357455E-07	2,976640E-09	-8,178471 E-10
8	3,426735E-07	-2,984316E-08	2,743198E-10
9	1,1 16379E-02	-4,985405E-03	8,421154E-04
10	3,426735E-07	-2,984316E-08	2,743198E-10
11	8,357455E-07	2,976640E-09	-8,178471 E-10
12	-1,185504E-01	6,322865E-02	-1,116034E-02
13	1,097594E+00	-4,345918E-01	7,366391 E-02
14	1,060212E-01	-2,487455E-02	2,380131E-03

Tabelle 6:

Fläche	Scheitelradius der Flächenkrümmung [mm]	Abstand zur Folgefläche (Luftabstand bzw. Linsendicke) [mm]	Material
0	0	25,000000
1	0	0,300000	N-BK7
2	0	0,101756
3	1,728157	0,500000	PMMA
4	-1,557319	0,150000	PCARB
5	-2,552555	1,787716	PMMA
6	-10,459102	0,298291
7	-6,633285	0,914722	PCARB
8	-4,884776	0,737114
9	-8,075678	0,295630	PMMA
10	1,087657	0,206988
11	0	0,210000	N-BK7
12	0	0,700000
13	0	0,000000

Tabelle 7:

Fläche	INDEX1	INDEX2	INDEX3	SEMIDIAM.
0
1	1,516800	1,522376	1,514322	3,593
2				3,602
3	1,491778	1,497655	1,489178	0,8
4	1,585474	1,599450	1,579864	0,8
5	1,491778	1,497655	1,489178	1,224
6				3,871
7	1,585474	1,599450	1,579864	3,866
8				1,16
9	1,491778	1,497655	1,489178	1,214
10				1,585
11	1,516800	1,522376	1,514322	1,668
12				1,709
13				1,939

Tabelle 8:

Fläche	K	C1	C2	C3
3	0	1,862320E-01	-2,761180E+00	1,911820E+01
5	0	5,218363E-03	6,068809E-03	-1,121948E-02
6	0	7,186770E-04	-3,989893E-04	1,557134E-05
7	0	5,262865E-04	6,227060E-05	-1,592519E-05
8	0	5,061231 E-02	-3,321540E-02	1,082989E-01
9	-10	-8,567141 E-01	1,413277E+00	-1,570578E+00
10	-10	-2,803844E-01	3,270699E-01	-2,453285E-01

Tabelle 9:

Fläche	C4	C5	C6
3	6,766930E+01	1,180325E+02	-8,027870E+01
5	1,1 16379E-02	-4,985405E-03	8,421154E-04
6	3,426735E-07	-2,984316E-08	2,743198E-10
7	8,357455E-07	2,976640E-09	-8,178471 E-10
8	-1,185504E-01	6,322865E-02	-1,116034E-02
9	1,097594E+00	-4,345918E-01	7,366391 E-02
10	1,060212E-01	-2,487455E-02	2,380131 E-03

Tabelle 10:

Fläche	Scheitelradius der Flächenkrümmung [mm]	Abstand zur Folgefläche (Luftabstand bzw. Linsendicke) [mm]	Material
0	0	25,000000
1	0	0,300000	N-BK7
2	0	0,089874
3	1,859721	2,438462	PMMA
4	-10,486998	0,296368
5	-6,683948	0,912589	PCARB
6	-5,410038	0,720714
7	-7,311651	0,295141	PMMA
8	1,123129	0,199747
9	0	0,210000	N-BK7
10	0	0,700000
11	0	0,000000

Tabelle 11:

Fläche	INDEX1	INDEX2	INDEX3	SEMIDIAM.
0
1	1,516800	1,522376	1,514322	3,592
2				3,601
3	1,491778	1,497655	1,489178	0,6
4				3,875
5	1,585474	1,599450	1,579864	3,873
6				1,153
7	1,491778	1,497655	1,489178	1,195
8				1,578
9	1,516800	1,522376	1,514322	1,669
10				1,71
11				1,923

Tabelle 12:

Fläche	K	C1	C2	C3
3	0	2,178887E-01	3,065041 E+00	2,008448E+01
4	0	7,387008E-04	-4,194354E-04	1,352978E-05
5	0	6,190558E-04	1,606371 E-05	-1,283690E-05
6	0	4,139196E-02	-1,594083E-02	8,308325E-02
7	-10	-7,893448E-01	1,104176E+00	-1,001031 E+00
8	-10	-2,761011 E-01	2,960634E-01	-2,058117E-01

Tabelle 13:

Fläche	C4	C5	C6
3	-6,823136E+01	1,151756E+02	-7,624492E+01
4	9,902543E-07	-7,333797E-08	1,206798E-09
5	1,029591 E-06	-2,320430E-08	-1,313313E-10
6	-1,009909E-01	5,859250E-02	-1,106930E-02
7	5,374286E-01	-1,524574E-01	1,607750E-02
8	8,154465E-02	-1,738304E-02	1,462415E-03

Tabelle 14:

Fläche	Scheitelradius der Flächenkrümmung [mm]	Abstand zur Folgefläche (Luftabstand bzw. Linsendicke) [mm]	Material
0	0	25,000000
1	0	0,300000	N-BK7
2	0	0,534559
3	31,297491	2,065583	PMMA
4	-11,323415	0,285067
5	-7,043083	1,041804	PCARB
6	-7,323159	-1,041804	REFL
7	-7,043083	-0,285067
8	-11,323415	-1,840658	PMMA
9	-2,670098	1,840658	REFL
10	-11,323415	0,285067
11	-7,043083	0,958672	PCARB
12	-6,92174	0,782803
13	-5,180304	0,299659	PMMA
14	1,354493	0,19103
15	0	0,210000	N-BK7
16	0	0,700000
17	0	0,000000

Tabelle 15:

Fläche	INDEX1	INDEX2	INDEX3	SEMIDIAM.
0
1	1,51680011	1,52237649	1,51432243	4,193
2				4,207
3	1,4917783	1,49765527	1,48917809	4,208
4				4,476
5	1,58547414	1,59945011	1,57986437	4,474
6	1,58547414	1,59945011	1,57986437	4,748
7				3,832
8	1,4917783	1,49765527	1,48917809	3,574
9	1,4917783	1,49765527	1,48917809	1,043
10				1,084
11	1,58547414	1,59945011	1,57986437	1,079
12				1,126
13	1,4917783	1,49765527	1,48917809	1,174
14				1,537
15	1,51680011	1,52237649	1,51432243	1,627
16				1,678
17				1,976

Tabelle 16:

Fläche	K	C1	C2	C3
3	0	-0,001073553	-0,0001634062	0,00000747066
4	0	-0,0000224987	-0,000283158	0,00001383485
5	0	0,0001490405	0,00006260849	-0,00001149088
6	0	-0,00004932736	0,00003145863	-0,000001709102
7	0	0,0001490405	0,00006260849	-0,00001149088
8	0	-0,0000224987	-0,000283158	0,00001383485
9	0	0,003209194	0,001700447	-0,003299476
10	0	-0,0000224987	-0,000283158	0,00001383485
11	0	0,0001490405	0,00006260849	-0,00001149088
12	0	0,03997246	-0,04257866	0,1162403
13	-10	-0,5845332	0,5997185	-0,3639181
14	-10	-0,2541873	0,2476351	-0,1603652

Tabelle 17:

Fläche	C4	C5	C6
3	0,000000261503 1	-0,00000005129073	0,000000001517979
4	0,000000066721 14	-0,00000002718572	0,0000000006906618
5	0,000000642723 8	-0,00000001181276	0,00000000000967112
6	0,000000038200 88	0,000000000234847 7	0,00000000000491198 5
7	0,000000642723 8	-0,00000001181276	0,00000000000967112
8	0,000000066721 14	-0,00000002718572	0,0000000006906618
9	0,003429107	-0,001070669	0,00002315036
10	0,000000066721 14	-0,00000002718572	0,0000000006906618
11	0,000000642723 8	-0,00000001181276	0,00000000000967112
12	-0,1287281	0,06881615	-0,01323135
13	0,09883853	-0,007940074	0,0002990768
14	0,06248288	-0,0141091	0,001393133

Tabelle 18:

Fläche	Scheitelradius der Flächenkrümmung [mm]	Abstand zur Folgefläche (Luftabstand bzw. Linsendicke) [mm]	Material
0	0	25,000000
1	0	0,300000	N-BK7
2	0	0,109485
3	1,758091	0,500000	PMMA
4	-1,851081	0,150000	PCARB
5	-2,670098	1,840658	PMMA
6	-11,323415	0,285067
7	-7,043083	0,958672	PCARB
8	-6,92174	0,782803
9	-5,180304	0,299659	PMMA
10	1,354493	0,19103
11	0	0,210000	N-BK7
12	0	0,700000
13	0	0,000000

Tabelle 19:

Fläche	INDEX1	INDEX2	INDEX3	SEMIDIAM.
0
1	1,51680011	1,52237649	1,51432243	4,193
2				4,207
3	1,4917783	1,49765527	1,48917809	0,8
4	1,58547414	1,59945011	1,57986437	0,8
5	1,4917783	1,49765527	1,48917809	0,5
6				1,084
7	1,58547414	1,59945011	1,57986437	1,079
8				1,126
9	1,4917783	1,49765527	1,48917809	1,174
10				1,537
11	1,51680011	1,52237649	1,51432243	1,627
12				1,678
13				1,976

Tabelle 20:

Fläche	K	C1	C2	C3
5	0	0,003209194	0,001700447	-0,003299476
6	0	-0,0000224987	-0,000283158	0,00001383485
7	0	0,0001490405	0,00006260849	-0,00001149088
8	0	0,03997246	-0,04257866	0,1162403
9	-10	-0,5845332	0,5997185	-0,3639181
10	-10	-0,2541873	0,2476351	-0,1603652

Tabelle 21:

Fläche	C4	C5	C6
5	0,003429107	-0,001070669	0,00002315036
6	0,00000006672114	0,00000002718572	0,0000000006906618
7	0,0000006427238	0,00000001181276	0,00000000000967112
8	-0,1287281	0,06881615	-0,01323135
9	0,09883853	-0,007940074	0,0002990768
10	0,06248288	-0,0141091	0,001393133

Bezugszeichenliste

1: optische Anordnung
2: Mittelachse
3: Objektseite
4: Bildseite
5: Objekt/Objektebene
6: Bildebene/Detektor
10: katadioptische Anordnung
11: erstes, teilverspiegelte optisches Bauteil
12: zweites, teilverspiegeltes optisches Bauteil
13: Vorderseite
14: Rückseite
15: Vorderseite
16: Rückseite
17: Strahlengang
21: radial innerer Bereich
22: radial äußerer Bereich
23: Verspiegelung
24: radial innerer Bereich
25: radial äußerer Bereich
26: Verspiegelung
27: weiteres optisches Bauteil
28: optisch transparente Abdeckung
29: optisch transparente Abdeckung
30: Feldlinse
31: innerer Bereich
32: Zwischenbereich
33: äußerer Bereich
35: optisches Bauelement zur Signaltrennung
40: Gerät

Claims

Optische Anordnung (1), welche eine Mittelachse (2), eine Objektseite (3), eine Bildseite (4) und eine katadioptrische Anordnung (10) umfasst, wobei die katadioptrische Anordnung (10) ein erstes, teilverspiegeltes optisches Bauteil (11) und ein zweites, teilverspiegeltes optisches Bauteil (12) umfasst, welche im Strahlengang (17) entlang der Mittelachse (2) nacheinander angeordnet sind, sodass das erste optische Bauteil (11) bildseitig von dem zweiten optischen Bauteil (12) angeordnet ist, wobei das erste optische Bauteil (11) einen bezüglich der Mittelachse (2) radial inneren Bereich (21) und einen radial äußeren Bereich (22) umfasst, wobei der innere Bereich (21) für objektseitig einfallendes Licht zumindest teilweise transparent ausgestaltet ist und der äußere Bereich (22) für objektseitig einfallendes Licht reflektierend ausgestaltet ist, wobei das zweite optische Bauteil (12) einen bezüglich der Mittelachse (2) radial inneren Bereich (24) und einen radial äußeren Bereich (25) umfasst, wobei der äußere Bereich (25) für objektseitig einfallendes Licht transparent ausgestaltet ist und der innere Bereich (24) für objektseitig einfallendes Licht zumindest teilweise transparent und für bildseitig einfallendes Licht reflektierend ausgestaltet ist, wobei objektseitig an dem inneren Bereich (24) des zweiten optischen Bauteils (12) mindestens ein weiteres optisches Bauteil (27) mit einer positiven Brechkraft angeordnet ist.
Optische Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere optische Bauteil (27) eine positive Brechkraft im Bereich zwischen L/4 < f1 < L/1,5 aufweist, wobei L der Scheitelabstand einer objektseitigen Fläche des weiteren optischen Bauteils von einer Bildebene und f1 die Brennweite des weiteren optischen Bauteils sind.
Optische Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere optische Bauteil (27) auf den inneren Bereich (24) des zweiten optischen Bauteils (12) an einer objektseitigen Vorderseite (15) des zweiten optischen Bauteils (12) aufgebracht ist.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere optische Bauteil (27) eine Mehrzahl an Linsen umfasst.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Bereich (24) des zweiten optischen Bauteils (12) als Strahlteiler ausgelegt ist, wobei er für objektseitig einfallendes Licht zumindest teilweise transparent und für bildseitig einfallendes Licht teilweise reflektierend ausgestaltet ist.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Anordnung (1) ein optisches Bauelement (35) umfasst, welches zwischen einem transmittierenden und einem reflektierenden Zustand schaltbar ausgestaltet ist und zur Steuerung der Transmission und/oder Reflexion von Licht durch den inneren Bereich (24) und den äußeren Bereich (25) des zweiten optischen Bauteils (12) ausgelegt ist.
Optische Anordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauelement (35) eine Mehrzahl an bezüglich der Mittelachse (2) radial zueinander angeordneten Bereichen (31, 32, 33) umfasst, welche jeweils unabhängig voneinander zwischen einem transmittierenden Zustand und einem opaken Zustand geschaltet werden können.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Bereich (24) des zweiten optischen Bauteils (12) so ausgestaltet ist, dass er Licht eines ersten festgelegten Wellenlängenbereichs reflektiert und Licht eines zweiten festgelegten Wellenlängenbereichs transmittiert.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Bereich (24) des zweiten optischen Bauteils (12) so ausgestaltet ist, dass er Licht eines ersten festgelegten Polarisationszustandes reflektiert und Licht eines zweiten festgelegten Polarisationszustandes transmittiert.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Bereich (24) des zweiten optischen Bauteils (12) einen radial äußeren Bereich (32) aufweist, welcher als Aperturblende ausgestaltet ist.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Anordnung (1) eine lineare Obskuration zwischen 30 Prozent und 50 Prozent aufweist.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Anordnung (1) zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand schaltbar ausgestaltet ist und der objektseitige Hauptstrahlwinkel in dem zweiten Zustand mindestens doppelt so groß ist wie in dem ersten Zustand.
Objektiv, welches eine optische Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Bilderfassungsvorrichtung oder Bildwiedergabevorrichtung, welche ein Objektiv nach dem vorhergehenden Anspruch umfasst.
Gerät (40), welches eine Bilderfassungsvorrichtung oder eine Bildwiedergabevorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch oder eine optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.