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Lichtstarkes katadioptrisches System Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf katadioptrische Systeme, bei denen auf der Seite der längeren Konjugierten
ein zusammengesetztes Korrektorsystem steht, in dessen Nähe sich die Blende befindet,
und dem der die reelle Abbildung erzeugende und gegen den Objektraum konkave Hohlspiegel
nachgeschaltet ist. Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf sehr lichtstarke
katadioptrische Systeme langer Brennweite, die zugleich mit einer extrem hohen Bildleistung
ausgestattet sind.
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Die neuen Objektive stellen dabei insbesondere eine Weiterentwicklung
der katadioptrischen Systeme dar, die der Erfinder für mittlere relative Öffnungen
geschaffen hat und die Gegenstand der Patentanmeldung F 34221 IX/42h sind.
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Während diese ältere Erfindung mit einem zweiteiligen Front-Korrektor-System
auf der Seite der längeren Konjugierten ausgestattet ist und dabei relative Öffnungen
in der Größenordnung von f14 mit höchster Abbildungsleistung zu nutzen gestattet,
wird durch das neue Konstruktionsprinzip nach vorliegender Erfindung eine Steigerung
der relativen Öffnung auf über f/2 bis zur Größenordnung von über
f11,5
unter gleichzeitiger Einhaltung eines Höchstmaßes an Abbildungsgüte
erreicht.
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Dieser Fortschritt wird erreicht unter gleichzeitiger Erhaltung jener
günstigen Dimensionierung der einzelnen Bauelemente, die bereits bei dem älteren
Vorschlag des Erfinders verwirklicht werden konnte und die eine wesentliche technische
Voraussetzung für den erfolgreichen praktischen Bau sehr langbrennweitiger katadioptrischer
Systeme darstellt.
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Im Gegensatz zu dem älteren Vorschlag des Erfinders ist das Korrektorsystem
bei den neuen Objek-
tiven gemäß dem Konstruktionsprinzip vorliegender Erfindung
nicht mehr aus zwei, sondern aus drei in Luft stehenden Bauelementen zusammengesetzt,
welche dabei zwei Luftlinsen von einer ganz spezifischen Gestaltung einschließen
und durch Anwendung der nachfolgend beschriebenen anspruchsgemäßen Kennzeichnungsmerkmale
den Weg zu dem angestrebten bedeutenden Fortschritt eröffnen.
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Es sind bereits katadioptrische Systeme bekannt, welche mit mehrlinsig
zusammengesetzten Korrektorsystemen ausgestattet sind. Diese sind primär charak--terisiert
durch die Aufspaltung von einer oder mehreren der einzelnen Korrektorlinsen in Doublets,
und zwar im wesentlichen zur Erreichung einer Verminderung der chromatischen Aberration
dieser Linsen. Diese Korrektorlinsen sind vorzugsweise meniskenförmig aufgebaut
und haben mehr oder weniger konzentrische Flächen, wie aus den F i g. 2 bis
4 der britischen Patentschrift 618 253
ersichtlich ist.
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Bei den vorbekannten Abwandlungen haben die auf die vorbeschriebene
Weise geschaffenen doubletförmigen Korrektorelemente teils die Form verkitteter
Doublets, teils ist bei ihnen an Stelle von deren je-
weiliger Kittfläche
ein inneres Nachbarflächenpaar mit einer eingeschlossenen kleinen Luftlinse angeordnet.
In diesem letzteren Falle sind auch schon die beiden Begrenzungsradien dieser dünnen
Luftlinse mit kleinen Radienunterschieden zwecks zusätzlicher Verfeinerung der Korrektion
ausgestattet; wie im Beispiel 2 (F i g. 2) der USA.-Patentschrift 2
509 554, Spalte 4. Nach dem diesen bekannten Systemen zugrunde liegenden
Konstruktionsprinzip bestehen extrem große Unterschiede zwischen den Brechkräften
der von den Korrektorelementen eingeschlossenen Luftlinsen und damit zugleich also
extrem große Brechkraftsverhältnisse (Brechkraftsquotienten) zwischen den Luftlinsen-Brechkräften
innerhalb der Korrektorsysteme, um so eine einschlägige Leistungssteigerung in den
Bereich technischer Realisierungsmöglichkeit zu rücken. Diesen Versuchen ist der
erstrebte Erfolg versagt geblieben. Bei den so entstandenen katadioptrischen Systemen
mit vier- und fünflinsigen Korrektorsystemen stehen die erreichbaren und erreichten
kleinen spezifischen Fehlerreduktionen sowie die damit ermöglichte geringfügige
Steigerung der Abbildungsleistung in keinerlei vertretbarem Verhältnis zu dem eingesetzten
Aufwand an optischen Mitteln, vergrößerten Herstellungsschwierigkeiten, erhöhtem
Instrumentengewicht und wesentlich gesteigerten Baukosten.
Hier
setzt nun die vorliegende Erfindung ein, bei der die vorgenannten Nachteile weitgehend
eleminiert werden durch die Beschreitung eines neuartigen und im Gegensatz zu den
bekanntgewordenen Konstruktionsprinzipien stehenden Weges. Dieser besteht in der
erfindungsgemäßen Einführung von zwei mit einer ausgewogenen Brechkraftsverteilung
ausgestatteten Luftlinsen zwischen den drei Korrektorelementen, die in an sich bekannter
Weise mindestens eine Sammellinse und mindestens eine Negativlinse enthalten und
wobei außerdem die Summe der Flächenbrechkräfte dieser drei Korrektorlinsen ihrem
absoluten Werte nach kleiner ist als ein Zehntel der Äquivalentbrechkraft des Gesamtobjektivs,
und zwar in jener Bauart katad * ioptrischer Systeme, bei denen der Abstand des
die reelle Abbildung bewirkenden sogenannten Hauptspiegels von der ihm zugewandten
letzten Fläche des Korrektorsystems größer ist als 200/0, aber kleiner als 2200/,
der Brennweite des Gesamtobjektivs ist.
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Die erfindungsgemäße Einführung einer solchen ausgewogenen Bemessung
der Brechkräfte für die beiden zwischen den drei Korrektorelementen angeordneten,
Luftlinsen erschließt eine bedeutsame Steigerung der Abbildungsleistung
. katadioptrischer Sy-
steme. Es wird nämlich hierdurch erstmalig die
Mög-
lichkeit eröffnet, daß bei der Weiterentwicklung dieser Systeme eine
Steigerung der Lichtstärke mit einer Steigerung der Abbildungssehärfe Hand in Hand
gehen kann, während nach den bekannten Konstruktionsprinzipien eine Lichtstärkensteigerung
mit einem Nachlassen der Bildschärfe verbunden ist oder aber eine Steigerung der
Abbildungsgüte mit einer Verminderung der nutzbaren relativen Öffnung erkauft werden
muß.
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Die Erfindung wird im folgenden in ihren Details beschrieben unter
Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 8,
welche in schematischer Form den
Achsenschnitt von acht verschiedenen Ausführungen der Objektive . nach der
Erfindung darstellen. Hierin sind zur Verdeutlichung die Krümmungen der Oberflächen
der optischen Elemente in einem übersteigerten Maßstab gezeichnet, um die Anordnung
und Gestaltung dieser einzelnen optischen Elemente besonders augenfällig in Erscheinung
treten zu lassen.
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. In jeder der F i g. 1 bis 8 enthält das Objektiv
einen Hauptspiegel MI und ein dreilinsiges Korrektorsystem, dessen Elemente gemeinschaftlich
als L bezeichnet sind. Das Objektiv nach F i g. 8 ist dabei ohne einen Nebenspiegel
(Fangspiegel) aufgebaut, und die Bildebene des Systems ist dabei mit der gestrichelten
Linie I bezeichnet. In jeder der anderen Figuren enthält das Objektiv einen Nebenspiegel,
der in jeder der F i g. 1 bis 3 und 5 bis 7 als das
separate Element Mn dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 4
ist der Nebenspiegel von einem verspiegelten Flächenteil in der zentralen Zone der
letzten Fläche der rückwärtigen Korrektorlinse Lm des zugehörigen Korrektorsystems
gebildet. Die Ausf ährungsform nach F i g. 3 enthält außerdem noch eine Linse
zur Korrektion des Astigmatismus über das nutzbare Bildfeld hinweg, wobei diese
Linse als ein gegen die Seite der längeren Konjugierten erhabener Meniskus gezeichnet
ist, der im Inneren des zentralen Ausbruches des Hauptspiegels MI steht. Diese Linse
ist in Tafel 11 als Bauelement LIv bezeichnet.
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Der Hauptspiegel ist als Oberflächenspiegel ausgebildet, dessen reflektierende
Fläche mit dem Krümmungsradius Rm, konkav gegen die Seite der längeren Konjugierten
ist. In Übereinstimmung mit der konventionellen Darstellungsweise liegt die längere
Konjugierte links von den Objektiven nach jeder der F i g. 1
bis
8.
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Das Korrektorsystem L enthält drei Linsen LI, LII und L"i, wobei diese
Bezeichnung in den Figuren von links nach rechts zählt. Die Linsen LI und LI, definieren
zwischen sich eine Luftlinse, die mit L" bezeichnet ist, und die Linsen LII und
LII, definieren zwischen sich eine Luftlinse, die mit L,3 bezeichnet ist.
Die äußeren Luft-Glas-Flächen der Linsen LI, LII und Liii sind bezeichnet durch
ihre Krümmungsradien R, bis R, wobei in Übereinstimmung mit den Figuren die Indizes
der Bezugszeichen von links nach rechts ansteigen. Die Radien der Spiegelflächen
von MI und MI, sind bezeichnet mit Rm, und Rmrj. Die Mittendicken der Linsen
LI, LI, und LII, sind mit tj, t2 und t3 bezeichnet. Die axialen Abstände von L,
zu Lii und von LI, zu LII, sind bezeichnet mit s, bzw. s, während der Abstand
von LII, zu dem Hauptspiegel Mi mit s3
und der Abstand der Spiegel Mi und
Mii mit s, bezeichnet ist. Weiter ist s, für die nachstehend angegebenen
Beispiele 6 und 8 die Entfernung vom Scheitel des Fangspiegels M,
zum Scheitel der Linse LIv, deren Dicke mit t4 bezeichnet ist. Die Brechkräfte der
einzelnen Flächen der Linsen LI bis Lul sind durch das Symbol p bezeichnet,
wobei die Indizes 1 bis 6 diese einzelnen Flächen kennzeichnen. Jede
dieser Brechkräfte ist, wie üblich, angegeben als der Quotient aus dem Brechzahlenunterschied
an der betreffenden Fläche, dividiert durch deren Krümmungsradius.
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Die Brechkräfte der Linsen LI, Lil und Lul sind als die Flächenbrechkraftssummen
ihrerjeweiligen Außenflächen durch das Symbol 0 mit den entsprechenden Indizes
1, 11 und III bezeichnet. Die Brechkräfte der Luftlinsen L12 und L, sind
mit 0" bzw. 0" bezeichnet. Jede dieser Linsenbrechkräfte ist stets gleich
der Summe der Brechkräfte der die Linse begrenzenden Flächen, also: 01 =
9,1 + 9,2 'P12 # 'P2 + T3
011 # 993 + P4 023 # 'P4 +PS
om # T5 + 1T6 Außerdem ist die Brennweite des Gesamtobjektivs mit
f bezeichnet und die ihr entsprechende Gesamtbrechkraft des Objektivs mit
0 ohne Index. Die Spiegelflächen besitzen eine katadioptrische Wirkung, die
als Reflexionskraft zu bezeichnen ist und den reziproken Wert der Eigenbrennweite
der Spiegelfläche darstellt.
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Es ist nützlich, die Korrektorlinsen nach durch eine andere Nomenklatur
zu identifizieren im Hinblick auf die Eigenschaften, welche diese Linsen in allen
Bauformen nach der Erfindung besitzen. Danach enthält das Korrektorsystem in allen
seinen Ausführungen drei durch Luftabstände getrennte Linsen, welche generell identifiziert
sind als KA, KB und KC, wobei KB die mittlere ist und in den Zeichnungen
als Linse Lil bezeichnet ist. KA und KC mögen dabei die erste bzw. die letzte
der Linsen (LI und Lm) des Korrektorsystems sein, gezählt in der Lichtrichtung von
der Seite der längeren zur Seite der kürzeren Konjugierten hin, oder sie mögen die
letzte und die erste (Lm und Li)
sein. In den F i g. 1 bis
4 sowie 6 und 8 ist KA die erste Korrektorlinse (LI), während
in den F i g. 5 und 7
KA die letzte Korrektorlinse (LIII) ist.
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1 . Die mittlere Linse KB des Korrektorsystems ist eine
Linse von ungleichschenkligen Krümmungen ihrer Außenflächen.
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2. KA ist identifiziert als jene Linse des Korrektorsystems,
gegen welche die stärker gekrümmte äußere Glas-Luft-Fläche von KB konkav ist, und
dementsprechend KC diejenige Linse des Korrektorsystems ist, gegen welche die genannte
stärker gekrümmte Außenfläche von KB konvex ist.
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3. KA ist eine ungleichschenklige Linse, welche ihre
stärker gekrümmte Glas-Luft-Außenfläche der mittleren Linse KB als eine Konkavfläche
zuwendet.
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4. KC ist ebenfalls eine ungleichschenklige Linse und ist in das Korrektorsystern
so eingeführt, daß ihre stärker gekrümmte Glas-Luft-Außenfläche das gleiche Richtungsvorzeichen
besitzt wie die stärker gekrümmte Glas-Luft-Außenfläche von KB.
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Gemäß der Erfindung liegt das absolute Verhältnis der Summe der Flächenbrechkräfte
der einander benachbarten Oberflächen der Linsen KA und KB zu der Summe der
Flächenbrechkräfte der einander benachbarten Flächen der Linsen KB und KC
innerhalb des Wertbereiches von 10-1 und 10. Dieses Verhältnis entspricht
dem Verhältnis [ # oder dem Verhältnis 1 1, je nachdem, ob KA L, #derLIn
ist. Der numerische Wert des Verhältnisses kann entweder positiv oder negativ sein.
Da 10-1 und 10 in einem reziproken Verhältnis zueinander stehen, liegt
das Verhältnis der Flächenbrechkraftssummen der Nachbarflächen der Linsen
KB und KC zur Brechkraftssumme der einander zugekehrten Oberflächen der Linsen
KB und KA ebenfalls mit ihrem aboluten Wert zwischen 10-1 und
10, so daß also gilt
Die Brechkraftssumme der einander zugekehrten Oberflächen der Linsen KA und
KB, also die Linsenbrechkraft der Luftlinse LIB, die zwischen den Linsen
KA und KB steht, kann in üblicher Ausdrucksweise als 0,4B geschrieben werden.
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Die entsprechende Summe der Brechkräfte der einander gegenüberliegenden
Flächen KB und KC, die die BrechkraftderLuftlinseLBe,diesichzwischenihnen
befindet, darstellt, kann Mit OBe angegeben werden. Wird die Summe der Brechkräfte
der beiden äußeren Luft-Glas-Flächen der Linsen KA, KB, KC mit OA,
OB und Oe bezeichnet, so ist in den F i g. 1 bis 4, 6
und
8 OA = 01, Oe = Om, 0" = OAB und 0"
=
OBe, während in den F i g. 5 und 7 OA = Om, Oc = 01, 012 =
OBc und 0., = OAB ist.
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In allen Fällen ist OB = On.
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Bekannte katadioptrische Objektive, in denen der Korrektor drei oder
mehr Linsen enthält, wie z. B. bei den Objektiven des britischen Patentes
618 253,
sind so konstruiert, daß das Verhältnis der Brechkraft der Luftlinse
zwischen der ersten und zweiten Korrektorlinse zur Brechkraft der Luftlinse zwischen
der zweiten und dritten Korrektorlinse (wenn man von der längeren konjugierten Seite
des Systems aus zählt) seinem absoluten Wert nach deutlich unter 10-1 liegt.
So liegt im einzelnen bei den Beispielen Ill und IV des genannten Patentes der absolute
Wert dieses Verhältnisses unter einem Siebzigstel und im Beispiel II unter einem
Neunzigstel. Im genannten Patent liegt das Verhältnis der Brechkraft der zwischen
der zweiten und dritten Korrektorlinse gebildeten Luftlinse zu der Brechkraft der
zwischen der dritten und vierten Korrektorlinse gebildeten Luftlinse dem absoluten
Wert nach unter einem Fünfzigstel.
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Entsprechend einer weiteren Eigenart der katadioptrischen Objektive
nach der Erfindung liegt der absolute Wert der Summe der Brechkräfte 0" und
0" der beiden Luftlinsen zwischen einem Siebentel und zehn Siebenteln der
Gesamtbrechkraft 0 des Systems. Die Erfüllung dieser Bedingung ist formelmäßig
ausgedrückt: 0/7 < 10" + 0" 1 < 10 0/7 (2) und eröffnet den
Weg zur Erschließung einer optimalen Abbildungsleistung. Damit ist sichergestellt,
daß der dioptrische Effekt der beiden Luftlinsen groß genug ist, um die gewünschte
Verbesserung der Leistungseigenschaften des Systems zu erschließen, ohne dabei ein
solches Maß von dioptrischem Effekt zu erhalten, der wiederum ein unerwünschtes
Ansteigen der Zonenfehler, die die Bildgüte beeinträchtigen würden, nach sich zöge.
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Es sei hervorgehoben, daß die Erfindung anwendbar ist auf solche katadioptrischen
Systeme, bei denen die Abstandsbemessung s3 zwischen dem Scheitel der letzten Fläche
der letzten Korrektorlinse Lru und dem Scheitel des Hauptspiegels von Mi so gestaltet
ist, daß sie zwischen 20 und 220 0/, der Gesamtbrennweite f des Systems
liegt, was erstrebenswert ist, um das Auftreten von größeren Zonenfehlern und zugleich
eine übermäßige Baulänge des Instrumentes zu vermeiden. Formelmäßig kann diese Eigenschaft
folgendermaßen dargestellt werden: 0,2 f < s3 < 2,2
(3)
Nach den Untersuchungen zur Erfindung hat es sich weiter herausgestellt,
daß zur Erzielung höchster Abbildungsleistungen ein besonderes Augenmerk auf die
Verminderung von Asymmetriefehlern in den außeraxialen Teilen des Bildfeldes zu
richten ist.
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Gemäß der Erfindung sind deshalb die Brechkräfte der einzelnen Korrekterlinsen
so zueinander bemessen, daß der absolute Wert der Summe der Brechkräfte der Flächen
der Korrektorlinse KA zwischen dem Ein-und dem Vierfachen des entsprechenden Absolutwertes
für die Korrektorlinse KB liegt. Formelmäßig kann diese Eigenschaft wie folgt dargestellt
werden: 1 < 1 OAIOBI < 4. (4) Die günstige Auswirkung
der Eigenschaft, die in der Bedingung (4) beschrieben ist, kann noch erhöht werden,
indem man sie nicht nur auf die Brechkraftsverhältnisse zwischen den Linsen KA
und KB anwendet, sondern auch auf die Brechkraftsverhältnisse zwischen den
Linsen KA und KC. Formelmäßig ausgedrückt: 1 < 1 0A10c
1 < 4. (5)
Die gemeinsame Anwendung der Bedingungen
(4) und (5) ist besonders angezeigt, wenn man die Erzielung einer besonders
hochwertigen Abbildungsleistung
anstrebt und dabei jenes hohe Ausmaß
der Bildvereinigung erreichen will, welches durch die effektive Annäherung an die
Rayleigh-Grenze erschließbar ist.
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Hierzu sei darauf hingewiesen, daß in den Objek-
tiven nach
den beiden Beispielen III und IV der genannten britischen Patentschrift
618 253 das Verhältnis der Summen der Flächenbrechkräfte des vorderen Kerrektorgliedes
zur Summe der Flächenbrechkräfte des hinteren Korrektorgliedes größer als
5 ist, also weit außerhalb der Höchstgrenze des mit der vorliegenden Erfindung
erschlossenen Bemessungsbereiches liegt.
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Es hat sich im Laufe der Untersuchungen zur vorliegenden Erfindung
ergeben, daß einige der Asymmetriefehler auf ungeWöhnlich niedrige Werte reduziert
werden können, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Brechkräfte der
Korrektorglieder so proportioniert sind,..daß die Brechkräfte der Glas-Luft-Flächen
der einzelum Linsen des Korrektorgliedes, welche der läfflrcn konjugierten Seite
des Systems zugekehrt sind, dem absoluten Wert nach progressiv in Richtung zur.
Bildseite des Objektivs hin ansteigen, was formelmäßig ausgedrückt lautet: lpil
< l(PS1 < WJ (6)
Gemäß iimem weiteren Merkmal der
Erfindung wird eine.-entsprechende Regel für die BrechkraftsbernessungderrückwärtigenOberflächenderKorrektorelemente
angewandt, die formelmäßig ausgedrückt lautet: 19921 < lgp41
< Ip61 (7)
Die Tragweite und Vielseitigkeit einer Ausübung des Konstruktionsprinzips
nach der Erfindung werden durch die nachstehend aufgeführten Zahlenbeispiele veranschaulicht.
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, In den Beispielen 1 bis 8 und 11 beginnt
das Korrektorsystem . mit einem positiven Frontglied, an Stelle des einzeIneeoder
zusammengesetzten Negativineniskus, wie er bisher sehr oft als Frontglied des Korrektors
in katadieptrischen Systemen verwendet wurde. Bei den meisten dieser Beispiele liegt
die Blende innerhalb des Korrektorsystems. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche
Anordnungen beschränkt, wie aus dem Beispiel 6 hervorgeht. In, diesem Beispiel
6 ist die Blende in den Objektraum verlegt worden, also um ein beträchtliches
Stück vor das erste Korrektorelement LI in den Verlauf der längeren Konjugierten
eingeschaltet.
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Bei diesen Beispielen wurde weiterhin aus Gründen einheitlicher Vergleichbarkeit
außer dem Hauptspiegel noch ein zweiter Spiegel.Mir angeordnet. Mit dem Nebenspiegel
MI, ist in Beispiel 6 (F i g. 3) gleichzeitig noch ein bildseitiges
Korrektorelement Liv (Feldlinse) eingeschaltet, wofür . technische Angaben
bei den anderen Beispielen nicht gemacht worden sind. Dieses Element Llv, das' der
Einfachheit halber als Einzellinse angegeben ist, ist zwischen dem Nebenspiegel
Mii und der Brennebene des Objektivs angeordnet.
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Der Nebenspiegel stellt ein selbständiges Bauelement des Systems dar.
Seine hohe Zentrierempfindlichkeit ist in der Praxis häufig ein maßgeblicher Grund
für unerwünschte Minderungen oder gar die Nichterreichung der erstrebten und theoretisch
möglichen )Bildgüte. Dieser bedeutsame. Mangel kann bei den neuen Objektiven
ebenfalls dadurch vermieden werden, daß in bekannter.Weise Übereinstiminung-mit
den diesbezüglichen weiteren Anspruchsmerkmalen eine der an Luft grenzenden Außenflächen
des dem Hauptspiegel zugekehrten letzten Korrektorelementes in ihrem zentralen Teil
mit einem spiegelnden Belag versehen ist und somit die Doppelfunktion einer brechendwirkenden
Korrektorfläche sowie des Nebenspiegels gleichzeitig ausübt.
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Zur Darstellung dieses erfinderischen Teilmerkmals der neuen Objektive
ist zeichnerisch und datenmäßig veranschaulicht, wie beispielsweise die eine Seite
der Oberfläche des letzten Korrektorelementes Ln mit einem Reflexbelag auf dem mittleren
Teil der Oberfläche versehen wird. Dieses dritte Korrektorelement beinhaltet infolgedessen
an dieser Stelle in an sich bekannter Weise die doppelte Funktion einer äußeren
ringförn-iigen brechendwirkenden Korrektorfläche sowie die eines zentral angeordneten
Spiegels. Es ergibt sich aus dieser Konstruktion außerdem eine Vereinfachung und
eine bemerkenswerte Gewichtsersparnis für das Objektiv, was besonders für katadioptrische
Systeme mit großer relativer Öffnung und langer Brennweite Bedeutung hat. Diese
Gestaltungsregel findet hier folgendermaßen ihren Ausdruck: R, Rmn oder Ro
Rmli.
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Beispiel 7 (F i g. 4) veranschaulicht diese Konstruktionsart
in der vorstehenden zweiten Form, bei der also der zentrale Teil der rückwärtigen
Oberfläche von Lin die Funktion des Nebenspiegels ausübt. Selbstverständlich könnte
auch bei geeigneter Flächengestaltung eine der Oberflächen der Innenlinse Lu in
der vorgenannten Art ausgestaltet sein, wobei dann Ln, mehrfach wirksam wird.
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Es folgen nun Zahlenbeispiele für drei Beispiele nach der Erfindung,
die in der Regel alle dem in F i g. 1 dargestellten Aufbau entsprechen und
für die die Objektive aus Gläsern hergestellt wurden, deren Brechzahlen zwischen
1,45 und 1,90 liegen. Die Wahl des Glases ist beim Beispiel 1 so getroffen
worden, daß die Brechzahlen bei den Einzelelementen progressiv ansteigen, und zwar
beginnend von der Seite der längeren zur Seite der kürzeren Konjugierten des Systems
hin. Beispiel 2 ist so konstruiert worden, daß dieselben Gläser in allen brechenden
Elementen verwendet werden, während bei Beispiel 3 die Gläser so ausgewählt
wurden, daß ihre Brechzahlen in Richtung von der längeren zur kürzeren Konjugierten
des Systems hin abnehmen.
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Die Objektive gemäß der Erfindung sind nicht auf den sichtbaren oder
photographischen Bereich des Spektrums beschränkt, sondern können eine wesentliche
Anwendung zur Erzielung weitgehend korrigierter Bilder in bezug auf das Licht anderer
Wellenlängen finden. Zur Anwendung für den Bereich kurzer Wellenlängen ist Beispiel
4 angeführt, wo die brechenden Elemente aus Lithiumfluorid bestehen. Im Gegensatz
dazu wurde Beispiel 5 für den Gebrauch im infraroten Bereich konstruiert,
und bei diesem Beispiel sind die brechenden Elemente aus einem Material hergestellt,
das auf dem Markt bekannt ist unter dem Handelsnamen ABC2, oder das Material unter
dem Hersteller-Markennamen KODAK Irtran 2, welche beide einen hohen Grad von Transparenz
im infraroten, Strahlungsgebiet besitzen.
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Während die ersten vier Beispiele als erstes Korrektorelement eine
mehr oder weniger stark gekrümmte
Bikonvexlinse besitzen, weisen
die Beispiele 5 und 7
an dieser Stelle eine Linse von Meniskusform
auf. Das neue Objektiv, wie es im Beispiel 6 dargestellt ist, wurde konstruiert,
um die Blende vor das System außerhalb des Korrektorg:. und im Objektbe-reich-vor
dieses erste Korrektorelement setzen zu können. Das erste Korrektorelement besitzt
in diesem Beispiel 6
die Form einer ungleichschenkligen Bikonvexlinse.
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Im Beispiel 7 hat das vordere Korrektorelement Meniskusform,
und es kann in diesem Zusammenhang hervorgehoben werden, däß bei einer solchen Form
des vorderen Korrektorelementes nicht etwa unbedingt ein Glas mit hoher Brechzahl,
so wie im Beispiel 5, verwendet werden müßte, sondern es sind im Gegenteil
im Beispiel 7 alle brechenden Elemente aus einfachem handelsüblichem Borosilikatkronglas
hergestellt. Darüber hinaus ist bei Beispiel 7 die rückwärtige Fläche des
dritten -Korrektorelemente5 in ihrem mittleren Teil verspiegelt worden. In diesem
Ausführungsbeispiel ist somit der Nebenspiegel ein Oberflächenspiegel, der damit
die gleiche Empfindlichkeit gegen Beschädigungen besitzt, wie sie allen Oberflächenspiegeln
anhaftet. Aus diesem Grunde kann es vorteilhaft sein, die vordere Seite des dritten
Korrektorelernentes, das gleichfalls auf der Rückseite konvex ist, als einen Konvex-Nebenspiegel
zu verwenden. Unter diesen Bedingungen kann der zentrale Teil des dritten Korrektorelementes
eine ähnliche Wirkung ausüben wie ein MANGIN-Spiegel. Im vorliegenden Fall ist jedoch
das Brechkraftsvorzeichen dieses Nebenspiegels bezüglich seiner optischen Wirkung
entgegengesetzt derü'däs konventionellen MANGIN-Spiegels.
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Alle Zahlenbeispiele gelten für eine Brennweite f des Gesamtobjektivs
von -1000 Einheiten. Alle anderen linearen Abmessungen sind als Vielfaches
dieser Einheit angegeben. Die Gesamtbrechkraft O#des Objektivs kann infolgedessen
als.Einheit betrachtet werden. Die relative Öffnung bew8g-t' sich bei den Beispielen
zwischen 1 : 1,35 und 1 : 1,5, außer im Falle des Beispiels
8,
dessen relative Öffnung 1 : 0,99 beträgt.
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Alle angeführten Beispiele sehen einen konvexen Nebenspiegel Mil zur
Verminderung des*Krümmungszustandes der gekrümmten Bildfläche vor. Der in den Zahlentafeln
angegebene Abstand X 'rechnet vom Scheitel der reflektierenden Fläche dieses zweiten
Spiegels zum Scheitel der hinteren Fläche R, von Lm. Der Wert X ist positiv,
wenn diese Oberfläche von Mil zwischen Rs und Mi liegt, und negativ, wenn diese
Oberfläche von,Mii auf der Objektraumseite von R, liegt. Die bildseitige Schnittweite
ist unter Verwendung des Symbols BFL bei jedem Beispiel angegeben, ebenso wie die
Reflexionskräfte qmi und q-mii von Haupt-und Nebenspiegel.
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Zu jedem Beispiel sind zwei Zahlentafeln aufgeführt. Die erste enthält
die Baudaten des Objektivs bezüglich der Radien, Dicken und Abstände sowie der Brechungsindizes
und der Abbeschen Zahlenwerte der Gläser der Bauelemente zugleich mit den Radien
und Anordnungen der Spiegel. Die zweite Tabelle enthält die Brechkräfte der einzelnen
Linsenflächen R, bis R, die Reflexionskräfte (f mi und T.1,1j, des Haupt- und Nebenspiegels,
die Brechkraftssummen 0" 01, und Om der Korrektorlinsen LI, Lii und Liii,
die Brechkraftssummen 0,2 und 02, der Luftlinsen LI, und L", die Summe von
0
2 und ebenfalls das Verhältnis 012/0231 Die elf Zahlenbeispiele, die aufgeführt
worden sind, erfüllen sämtlich die Beziehung 10-1 < 1012/1pu# <
10 -
Weiterhin erfüllen alle elf Beispiele jene Bedingungen, -die in den Beziehungen
2, 3, 4, 5, 6, 7 gestellt sind, jedoch mit den Ausnahmen, daß die
Beispiele 9
und 10 nicht die Bedingung (6) erfüllen, und daß
die Beispiele 4, 9, 10 und 11 die Bedingung (7) nicht erfüllen.
Beispiel 7 erfüllt außerdem jene Bedingung, nach der R, und RmI, identisch
gleich sind.
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Obwohl die Erfindung im vorhergehenden an Hand einei Anzahl bevorzugter
-Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist sie 'nicht auf diese beschränkt,
und insbesondere ist sie nicht auf die gegebenen Zahlienbeispiele be#ehränkt. Verschiedene
Abwandlungen können in den Objektiven, die im vorstehenden beschrieben worden sind,
gemacht werden, ohne daß man- dabei aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindurig heraustritt.
Zum 'Beispiel kann irgendeine oder mehrere der Linsen des Korrektorsystems zu einem
Doublet aufgeteilt sein, welches aus zusammengekitteten oder aus einem mit einem
engen inneren Luftabstand angeordneten Teillifisenpaar besteht.
| Beispiel 1 |
| Tafel 1 |
| BFL = 399,59360 |
| X # 208,54439 |
| Linsen L Dicken t Brech- |
| Spiegel bzw. M Krümmungsradien
Abstände bzw. s zahlen v-Werte |
| Li (KA) R, = +2303,431 44,77871 1,5725 57,25 |
| R, = -4514,897 92,04512 - |
| Lii (KB) R3 = -1258,961 24,87706 |
| R, -2055,955 '2# 1,6110 58,80 |
| Lii, (KC) R5 - 945,177 S2 = 39,80330 |
| R6 -1283,646 t- = 24,87706 1,6370
55,50 |
| mi Rall = -1120,589 s3 = 526,19957 |
| Mii RAm -1120,589 s4 -- -317,65518 |
| Tafel 2 |
| Brechkräfte |
| (F, # 4- 0,248542 0 |
| pa # + 0, 126802 0 01 = OA = +0,375344
0 |
| Tz # -0,485321 0 |
| (P4 = +0,297186 0 011 # OB
= - 0, 188135 0 |
| P, = -0,6739480 |
| 996 = +0,4962430 All = Oc = -0# 177705
0 |
| (Fmi = +1,7847760 |
| (Pmii = -1,7847760 |
| 012 # OAR = -0,358319 0 |
| O= = eBe = -0,376762-0 0,951049 |
| 012 + On = -0,7350810 |
| BeisPiel 2 |
| Tafel 3 |
| BFL # 399,23290 |
| # 207,85824 |
| Linsen L Dicken t |
| bzw. Krümmungsradien bzw. Brech- |
| Spiegd m thlt v-Werte |
| 1 |
| Abstände s za en |
| Li (KA) Ri +2128,343 t 44,63138
1,517 64,5 |
| R2 -3904,755 ' |
| 74228 |
| Lir (KB) R3 -1254,819 SI 91' |
| R. -2312,984 '2 24,79521 1,517 64,5 |
| Lm (KQ Rs -918,341 s2 39,67234 |
| R« -1338,835 f3 24,79521 1.517 64,5 |
| mi Rmi -1116,902 s. 524,46828 |
| mu Rmu -1116,902 s" -316,61004 |
| Tafel 4 |
| Brechkräfte |
| T, # +0,242912 0 |
| 99a = +0,132403 0 01 OA = +0,375315 0 |
| % # -0,4120120 |
| (Pt # +0,223521 0 # -0,1884910 |
| (P.% = -0,5629720 |
| 1716 # +0,386157 0 Oe # - 176815 0 |
| 9,mi + 1,790668 0 |
| 9'mii -1,790668 0 |
| Oix # OAB = -0,279609 0 |
| O= # 0-Bc = -0,339451 O# 0,823709 |
| 012 + 023 = -0,6190600 |
| Beispiel 3 |
| Tafel 5 |
| BFL # 399,57129 |
| X = 207,73468 |
| Linsen L Dicken t |
| bzw. Krümmungsradien Brech- V-Werte |
| Spiegel M zahlen |
| Li (KA) R, +2554,690 t 44,60485 |
| R2 -6789,189 1,6968 56,2 |
| R, -1254,073 s, 91,68744 |
| Lii (KB) R4 -2139,939 t2 24,78047 1,5725 57,5 |
| R5 -964,221 S2 39,64875 |
| Liii (KC) Rg -1460,253 13 # 24,78047
1,502() 56,7 |
| mi Rmi -1116,237 sg # 524,15650 |
| Mii Rm.11 -1116,237 si = -316,42182 |
| Tafel 6 |
| Brechkräfte |
| -#O,272753 0 |
| +0, 102634 0 01 OA = +0,375387 0 |
| -0,4565130 |
| 7-,4 = +0,267531 0 = -0,188982 0 |
| % # -0,5206280 |
| % = +0,343776 0 Oni Oe # -0, 176852 0 |
| Tmi = + 1,791734 0 |
| q#mii # -1,7917340 |
| 012 = OAR # -0,3538790 |
| *M = OBC = - 0,253097 0
10ia/0231 # 1,398195 |
| 012 + 0" # -0,6069760 |
| Beispiel 4 |
| Tafel 7 |
| BFL 417,65871 |
| Linsen L 199,57333 |
| Dicken t |
| b Krümmungsradien bz Brech- |
| Spiegel M - Abstäwnd'e s zahlen
Material |
| Li KA) Ri # + 1806,290 42,85244 1,41784
UF |
| . R2 # -2613,272 11 # |
| R, - 1204,803 s, 88,08557 |
| Lii (KB) R4 -2781,185 t2 23,80691 1,41784
UF |
| S2 38,09106 |
| Liff (KC) R5 -887,655 23,80691 1,41784 UF |
| Rg -1681,280 '3 |
| mi Rmi -1072,384 S, = 503,56376 |
| Mii Rmii -1072,384 s, . = -303,99043 |
Die vorstehend angegebenen BrechzahleIx. beziehen sich auf die LichtweUenlänge
0,2503 Mikron im ultravioletten Spektralbereich.
| Tafel 8 |
| Brechkräfte |
| 991 = +0,231325 0- (P, = OA = +0,391216 (P |
| = +0,1598910 |
| = -0,34.6812 0 OB-## -0,196574 0 |
| (p, = +0,1502380 011 |
| = -0,4707240 Oü# Oc -0-#22199 |
| +0,2485250 |
| 99M1 +1,865004 0 |
| 99mii 1,865004 0' |
| 0"L= eAB 7-0,1869210 |
| 023 OBC -0,320486 0 0,583242 |
| 012+023 -0,5074070 |
| Beispiel 5 |
| Tafel 9 |
| BFL 424'67950 |
| X = 2065994J45 |
| bicken t Brech- |
| e kliir=ungs'radic,>n Material |
| bzw. zahlen |
| Spiegel M Abstände s |
| Pl- = +2871,426 |
| Li (KA) R2 = +38671,704 t, 43,157538
2,1983 ABC 2 |
| S, 88,712717 |
| Lu (,KB) R,1 = -1213381 t, It--
23,976410 .2,1983 ABC 2 |
| R, = -1519:418 |
| s., 38,3622561 |
| #R4 = -1095,814 |
| Lm (KC) t3 23,976410 2,1983 ABC 2 |
| P, -:1390,743 |
| S3 507,49024 |
| mi RMI -1080,018 |
| mu Rmu -1080,018 s, -306,154779 |
Die vorstehend angegebenen Brechzahlen beziehen sich auf die Wellenlänge von
10,0 Mikron im infraroten Spektralbereich.
| Tafel 10 |
| Brechkräfte |
| 9,1 = +0,4173190 01 OA +0,386332 0 |
| 992 = -0,030987 0 |
| -0,9875710 |
| OH OB -0,198914 0 |
| 99, +0,7886570 |
| ggr, -1,093525 0 |
| -0,231899 0 |
| +0 8616260 |
| ggmi + 1,851820 0 |
| ggmii 1,851820 0 |
| 012 (PAB 1,018558 0 |
| *je =#.d»Hd -0,304868 0 11012/0331 3,34098G |
| 0,2 + O= - 1,323426 0 |
| Beispiel 6 |
| Tafel 11 |
| BFL # 24,61422 |
| x = 216,15423 |
| Linsen L Dicken t Brech- |
| bzw. Krümmungsradien bzw. zahlen v-Werte |
| Spiegel M Abstände S |
| Li (KA) R, = +2213,2904 46,41269 1,5170
64,5 |
| R2 = -4060,6004 |
| S, -95,40387 |
| Lii (KB) I = -1304,9ffl4 25,78483 1,5170
64,5 |
| R4 = -2405,3032 t2 |
| S2 41,25573 |
| R.5 -954.x9940 |
| Lixi (KO R, - 1392,2'69'0' t 3 25,78483 115170 64,5 |
| x, Rmi -1161,4793 s, 545,40072 |
| Mii Rj"ni -1161,4793 S4 -329,24649 |
| R, +171,20265 ss 376,35538 |
| Liv R, +171,20265 t4 17,94624
1,5170 64,5 |
In diesem Beispiel ist die Lage des Blendenort,gs
80,08 Einheiten links von
RI.
| Tafel 12 |
| Brechkräfte |
| -'-0,233589*.(P (PI OA + 0,360910 0 |
| +0,1273210 |
| -0,3961990 1912570 |
| Y"4 = +0,214942 0 |
| % = -0,5413650 0 oe -0,170029 0, |
| = +0,371 336 (P In |
| +1,721 9420 |
| -1,7219420 |
| +3,019813 0 |
| -3,0198130 |
| 0z2 = f-AAB = -0,2688780 |
| 0 w = 0,v c = -0,3264230
0,823710 |
| 012 + '021 = -0,595301 0 -t |
| Beispi;el 7 |
| Tafel 13 » |
| BF4 # 340,9576 |
| x=O |
| Linsen L '; |
| Dicken ts Brech- |
| Sp b, Krümmungsradien bzw. zahlen v-Werte |
| Abstände |
| Li (KA) R, = +1627,178 t 24,89583 1,5170
64,5 |
| R2 = +67285,695 1 |
| Lii (KB) R, = -1258,636 S, 112,03124 |
| R4 -2271,519 t2 24,89583 1,5170 64,5 |
| Rä -922,751 S2 32,36458 |
| Liii (KC) Rß = -1244,792 t:3
24,89583 64,5 |
| mi Rmi = -1244,792 s. 402,69005 |
| S4 -402,69005 |
| Mii RNiii = -1244,792 |
| Tafel :l 4 |
| Brechkräfte |
| +0,317728 0 |
| -0,0076840 OA = +0,310044 0 |
| (P3 # -0,410762 0 |
| (P4 = +0,227601 0 OB = - 0,
183161 (P |
| = -0,560281 0 in Oe -0,1449510 |
| # +0,4153300 |
| # +1,6066940 |
| 9 9mi -1 # -1,6066940 |
| 012 = OAB # -0,418446
0 |
| Ozs# = OBc = -0,3326800 1,257803 |
| + -0,751126 0 |
| Beispiel 8 |
| Tafel 15 |
| B,PL 57,05032 |
| X 185,790 |
| LWm L |
| D) icken t Brech- |
| "hl j# |
| bzw. Krümmungsradien bzw. v-Werte |
| Spiegel m n- Abständej n |
| Li (KA) R, +1850,909 91,341 |
| Ra -5860,564,#" 64,5 |
| 104,050 |
| Lu R, 7 -1275,347 |
| #Ri #:-- -2367,819 12 - 13,682 1,517
64,5 |
| 4 |
| 311 83,567 |
| R5 = -1016,523 |
| LM (KC) Re = -1671,415 t3 25,070 -1,517
64,5 |
| mi Rm i = -1136,820 s3 7 50'8 825 |
| s4 -323,035 |
| mu Rm 11 = -1136,820 |
| ßiv i = +167,756 s' #7 344,373 |
| LIV |
| Riv n +167,756 f, : 517 64,5 |
| Tafel 16 |
| BrechkiAfte |
| 99,1 = +0,279322 0 |
| pe = +0,088217 0 01 OA = +0,367539 0 |
| (P3 # -0,405380 0 |
| eot- + 0,21 8j44 0 On OB
= -0,187036 0 |
| Tr, # -0,508596 0 |
| Ip. # +0,309319,0 Oc -0,199277 0 |
| Tmi # + 1,759292 0 |
| Pmu 1,759292 0 |
| (P7 +3,081857 0 |
| (P8 -3,081857 0 |
| 012 = OAB -0,317163 0 |
| 0, Z = 0 BC # -0,290252 0 1,092716 |
| 012 + 023 # -0,607415 0 |
| Beispiel 9 |
| Tafel 17 |
| BFL = 417,239115 |
| x # 1479,960 |
| Linsen L Dicken t |
| bzw. Krümmungsradien bzw. Brech- v-Werte |
| Spiegel m Abstände s zahlen |
| LI (KC) R, +1333,264 25,867 1,517 64,5 |
| R2 -4#-930,947 |
| R3 +2209,141 S, 51,707 - |
| Lii (KB) t2 25,867 1,517 64,5 |
| ># R4 1249,69#7 |
| R, +4124,071 s2 = 95,667 |
| Liii (KA) Re -2205,352 t3 =
51,707 1,517 64,5 |
| mi Rm 1 -1173,225 - s., =
1812,421 |
| Mii Rm 11 -1173,225 s4
= 332,461 |
| Tafel 18 |
| Brechkräfte |
| +0,397770 0 |
| p.. = -0,555348'0 01 # oe = -0,167578 0',' |
| cp3 # +0,234027 0 OH = OB
= -0,179673 0 |
| (p, = -0j413700 0 |
| 995 = +0,1253610 |
| rp" = +O,2j4430 0 OHI OA +0,3597910 |
| Omi +1-704702 0 |
| 1,704702 0 |
| 012 = OBe = -0,3213210 |
| Om = OAB = -0,2883390 1,114386 |
| -0" + On = -0,609660-0 |
| Beispfe 1 10 |
| Tafel, 19 |
| BFL # 4#O,39019 |
| Vi= 1414,506 |
| Linsen L Dicken t |
| b Krümmungsradien bzw. h- V-Werte |
| zall#W |
| Spi Abstände s len |
| LI (KA) R # +2664,326 A |
| 23,980 1,5725" 57,25 |
| A, = +966,1-48 |
| si 243,065 |
| Lii (KB) R3 = +10336,106 t2 29,105 1,611 58,80 |
| R, = .-5526,311 |
| S2 6,924 |
| R5 +10774,516 |
| Liu (KC) t3 29,585 1,637 55,50 |
| Re = -5762,1,52 |
| ss 1767,009 |
| mi Rm i = -1234,971 |
| Mil Rm n # - 1234,971 s4 -352,503 |
| Tafel 20 |
| Brechkräfte |
| +0,2148760 |
| -0,5925590 'h #7 OA = -0,377683 0 |
| 993 +0,0591130 |
| + 0, 1 1105e2 0 OH OB +0,169675
q> |
| +0,059121 (P Oe +0,169670 0 |
| +0,1 i6549 0 |
| +#l,6#07754 0 |
| -,1,607754 0 |
| t533446 0 |
| OM OBe = +0,1696830 10"z/I>i3i 3,143780 |
| -0" + 0" = -0;363763 0 |
| A'eispiel 11 |
| Tafel 21 |
| BFL = 412,95626 |
| X- 3-75,176 |
| Linsen L ' |
| # . Dicken t Brech- |
| bzw. Krümmungsradien bzw. zahlen v-Werte |
| 'Abständes |
| -Spiegel M.# |
| Li (KC R, +3998,893 t 23,9 24
56,7 |
| -74#77,527.,.# 1 |
| . S, |
| L', (KB) R, +4559,525 25,031 1,5725 57,5 |
| -8527,928 t2 |
| s2 89,751 |
| R5 = -1007,012 |
| LM (KA) R" = -2358,361 t., 25,643 1,6968
56,2 |
| mi Am i- = -1095,-405 s.
- 68 5,575 |
| s, - -310,399 |
| MU Rmu = -1095,405 |
| L |
| Tafel .22 |
| Brechkräfte |
| 991 = +0,1255350 |
| 992 = +0,067134 0' Oi OC= +0,192669 10 |
| 993 = +0,1255610 = +0,192693 0 |
| = +0,067132 (P On 7'OB |
| = -0,691947 0'; |
| = +0,2954590 OIÜ OA -0,396488 0 |
| Y$ = + 1,82580# 0 |
| gpmn = - 1,82580 80 |
| 0,1, OBe = +P,192695 0 |
| -0,3 08403 |
| = '-:O,#,624815 0 |
| A |
| 012 + 023 = -'. 0i432120 0 |