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Vorsatzfernrohr für photographische Kameraobjektive zur Verlängerung
der Brennweite derselben Die Erfindung betrifft ein Vorsatzfernrohr zur Variation
der Brennweite photographischer Objektive.
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Es ist seit mehreren Jahren üblich, eine Variation der Brennweite
photographischer Objektive durch Vorsetzen von sogenannten Vorsatzfemrohren (afokalen
Vorsätzen) vorzunehmen. Die üblichen Systeme dieser Art Fernrohrsysteme sind galileischer
Bauart und bestehen aus einem sammelnden und einem zerstreuenden Teil.
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Für die Kleinbildphotographie ergeben sich indes Schwierigkeiten,
wenn für die Vorsätze eine größere Fernrohrvergrößerung als etwa 2fach gefordert
wird, weil sich dann große Hauptstrahlhöhen im Objektiv und damit große Durchmesser
für die optischen Elemente ergeben. Ferner wird es schwierig, die außeraxialen Bildfehler
in ausreichendem Maße zu korrigieren. Für die Kleinbildphotographie sind daher keine
brauchbaren Lösungen bekannt, mit denen sich Fernrohrvergrößerungen wesentlich größer
als 2fach erzielen lassen.
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Man hat versucht, diese Schwierigkeiten zu umgehen, indem man handelsübliche
Fernrohre für visuelle Beobachtung, insbesondere monokulare Feldstecher, vor photographische
Objektive gesetzt hat. Solche Kombinationen haben den Nachteil, daß selbst bei den
besten bisher bekanntgewordenen Fernrohren außeraxiale Bildfehler mit in Kauf genommen
werden müssen. Das hat zur Folge, daß eine brauchbare photographische Abbildung
bei solchen Kombinationen auch nur bei sehr kleinen Öffnungen in der Größenordnung
von 1: 14 zu erzielen sind. Es ist auch noch eine andere Anordnung bekanntgeworden,
bei der ein normales photographisches Objektiv in Form eines Triplets mit einem
fünflinsigen Okular zum gleichen Zwecke kombiniert wird. Auch für diese Anordnung
gilt, daß eine brauchbare Abbildung für photographische Anwendungen nur bei den
obengenannten öffnungsverhältnissen noch zu erzielen ist.
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Die bisher bekanntgewordenen Vorsatzfernrohre sind somit für die normale
Photographie ungeeignet, da sie keine ausreichende Bildgüte bei größeren Öffnungsverhältnissen
und größeren Bildwinkeln bezüglich ihrer Feldkorrektion gewährleisten.
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Diese Nachteile werden durch das System nach der Erfindung vermieden.
Der Erfindung liegt die neue Erkenntnis zugrunde, daß zur Variation der Brennweite
photographischer Objektive ein sammelndes Objektiv und ein sammelndes Okular besonderer
Bauart kombiniert werden und daß im Gegensatz zu den bisher bekannten Vorsatzfernrohren
diese Kombination in einem solchen Abstand vom nachfolgenden Photoobjektiv angeordnet
wird, daß der durch das Photoobjektiv bestimmte Hauptstrahl die Achse in der Nähe
der Eintrittsöffnung des Fernrohrobjektivs schneidet, und daß gleichzeitig die gesamte
Kombination nach Aufbau und Form der Teilglieder so gebaut wird, daß außer den axialen
Bildfehlern auch die außeraxialen Bildfehler in einem höheren Maße, als dies bei
Fernrohrsystemen für visuellen Gebrauch üblich und erforderlich ist, in einem für
die Photographie ausreichenden Maße korrigiert sind.
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Mit einer solchen Anordnung gemäß der Erfindung, deren kennzeichnende
Merkmale im folgenden angegeben werden, ist es möglich, bei Fernrohrvergrößerungen
bis zu 5 und mehr und okularseitigen Bildwinkeln bis zu ±30' mit einem nachfolgenden
Photoobjektiv von 50 mm Brennweite resultierende Öffnungsverhältnisse von
1 : 6,3 und mehr zu erreichen.
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Zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe wird ein aus einem sammelnden
Objektivteil und einem sammelnden Okularteil bestehendes Vorsatzfernrohr für photographische
Kameraobjektive zur Verlängerung der Brennweite desselben angegeben, wobei das Objektivteil
im Sinne des einfallenden Lichtes aus einem vorderen sammelnden Teilsystem, einem
mittleren sammelnden Teilsystem und einem hinteren, nahe der reellen Zwischenbildebene
stehenden zerstreuenden Teilsystein besteht und wobei jedes der beiden sammelnden
Teilsysteine eine sammelnde und eine zerstreuende Linse enthält. Das Vorsatzfernrohr
gemäß der Erfindung unterscheidet sich von den bekannten Vorsatzfernrohren dadurch,
daß mindestens in einem dieser sammelnden Teilsysteme, vorzugsweise in dem vorderen
Teilsystem, die beiden Linsen durch einen Luftabstand von einer axialen Größe zwischen
2 und 100/, der Fernrohrobjektivbrennweite voneinander getrennt sind und
daß ferner die beiden
sammelnden Teilsysteme durch einen größeren
Luftabstand von mehr als 200/, der Fernrohrobjektivbrennweite voneinander getrennt
sind, daß das Okular objektivseitig eine vorzugsweise meniskenförmige, ihre hohle
Seite dem Objektiv zukehrende dicke Linse vorzugsweise von schwacher Brechkraft
enthält, daß sich schließlich auf der Seite der Austrittspupille ein sammelndes
hinteres Teilglied befindet, das aus zwei eine zerstreuende Linse einschließenden
Sammellinsen besteht, wobei die zerstreuende Linse mit der nachfolgenden Sammellinse
eine zerstreuende Kittfläche bildet, die ihre hohle Seite der Austrittspupille des
Fernrohres zuwendet, und daß zwischen diesen beiden Teilgliedern mindestens eine
Sammellinse angeordnet ist.
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Die optische Bedeutung des erwähnten Luftraumes zwischen den Linsen
vorzugsweise in dem vorderen Teilsystem und dessen axiale Größe zwischen 2 und 10"/,
der Fernrohrobjektivbrennweite dient insbesondere zur Schaffung besonderer Korrekturmöglichkeiten
des Öffnungsfehlers, d. b. Gaußfehler und Zonenfehler.
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Ausgedehnte rechnerische Untersuchungen haben gezeigt, daß es mit
einem derartigen Fernrohrvorsatz möglich ist, die außeraxialen Bildfehler in einem
für photographische Anforderungen ausreichenden Maße zu korrigieren. Eine solche
Korrektion gelingt erfindungsgemäß insbesondere dann, wenn dem Fernrohrvorsatz ein
solcher Abstand von dem nachfolgenden photographischen Objektiv gegeben wird, daß
der durch das nachfolgende Photoobjektiv bestimmte Hauptstrahl die Achse etwa in
der Nähe der Eintrittsöffnung des Fernrohrobjektivs schneidet.
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Die Korrektion außeraxialer Fehler läßt sich bei einer bevorzugten
Ausführungsform besonders günstig gestalten, wenn als objektivseitige Linse des
Okulars ein dicker Meniskus gewählt wird, dessen objektivseitige Vorderfläche einen
Krümmungsradius aufweist, der größer als das 0,5fache, aber kleiner als das 2fache
der Okularbrennweite ist, wenn ferner die vordere Sammellinse des sammelnden hinteren
Teilgliedes des Okulars und das nachfolgende Kittglied eine meniskenförmige, ihre
hohle Seite dem Fernrohrobjektiv zukehrende Luftlinse von einer axialen Größe zwischen
2 und 100/, der Okularbrennweite ,einschließen, und wenn schließlich der
Radius der Kittfläche im sammelnden hinteren Teilglied des ,Okulars zwischen dem
0,8fachen und dem 2,Ofachen der Okularbrennweite liegt.
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Die optische Bedeutung des erwähnten Luft-.abstandes zwischen der
vorderen Sammellinse des sammelnden hinteren Teilgliedes des Okulars und des nachfolgenden
Kittgliedes, d. h. der meniskenförmigen, ihre hohle Seite dem Fernrohrobjektiv
zukehrenden Luftlinse und deren axiale Größe zwischen 2 und 10 0/0
der Okularbrennweite
liegt vor allem in der Verbesserung der außeraxialen Fehler, insbesondere des Farbastigmatismus.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Abstand der Austrittspupille des gesamten
Vorsatzfernrohres vom letzten Linsenscheitel des Okulars her mehr als
1000/, der Okularbrennweite beträgt. Dies läßt sich mit dem Aufbau und den
Bemessungsangaben nach der Erfindung bei Vorsatzsystemen erreichen.
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Drei Beispiele für derartige gemäß der Erfindung aufgebaute Vorsatzfernrohre
sind in den Abbildungen im Schnitt dargestellt. Ihre numerischen Zahlenwerte sind
in den nachfolgenden Tabellen angegeben, sie sind auf eine Okularbrennweite
f = 1,0 bezogen. Die resultierende Öffnung der Kombination des Vorsatzfernrohres
nüt dem nachfolgenden, in gestrichelten Linien angedeuteten photographischen Objektiv
handelsüblicher Bauart beträgt in allen drei Beispielen 1. 6,3.
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Die Fernrohrvergrößerung erreicht bei den Beispielen gemäß Tabelle
1 und II
je den Wert 3,24fach, bei dem Beispiel gemäß Tabelle III
den Wert 4,77fach. Diese Werte stellen gleichzeitig auch die Beträge der Brennweitenverlängerung
dar.
| Tabelle 1 (F i g. 1) |
| Linsen Radien Scheitelabstände nd L y |
| r, = +1,53337 |
| Li d, = 0,1935 1,6584 50,84 |
| = -3,43280 |
| dz = 0,1982 |
| r3 = -2,05953 |
| Lii d, = 0,0717 1,7552 27,53 |
| r" = +3,19444 |
| d, = 1,1792 |
| r. = +1,63595 |
| Liii d, 0,2437 1,6645 35,88 |
| r, = -1,42692 |
| d, 0,0376 |
| = -1,32785 |
| Lvi d, 0,0717 1,7283 26,66 |
| r, = -7,46703 |
| d, 1,1434 |
| rß = -1,05473 |
| Lv d, 0,1075 1,4875 70,04 |
| rio = +0,86849 |
| dl,' = 0,2867 |
| di," = 0,2631 |
| r" = -1,09337 |
| Lvl dl, = 0,79211,6204 60,29 |
| r12 = -1,22667 |
| d12 = 0,0072 |
| r,', = -9,40036 |
| Lvii di, = 0,3736 1,6583 57,49 |
| r14 = -1,63595 |
| d14 = 0,0072 |
| r" = +4,84910 |
| LVM d15 = 0,3763 1,6583 57,49 |
| rl, = -9,40036 |
| dje = 0,ffl72 |
| r.. +1,83556 |
| Lix d17 = 0,4516 1,6204 60,29 |
| riß -5,44050 |
| Lx dl, = 0,1900 |
| r,', +1,03222 |
| Lxi dif, = 0,4588 1,7847 26,10 |
| r.. co |
| d20 = 1,1000 1,6204 60,29 |
Vergrößerungs- und Brennweitenverlängerungsfaktor 3,24fach.
| Tabelle 11 (F i g. 2) |
| Linsen Radien 1 Scheitelabstände
1 nd |
| +1,53337 |
| d, = 0,1953 1,6584 50,84 |
| -3,43280 |
| d2 # 0,1982 |
| Tabelle II (Fortsetzung) |
| Linsen Radien 1 Scheitelabstände
1 n V- |
| = -2,05953 |
| LU d, = 0,0717 1,7552 27,53 |
| r4 # + 3,19444 |
| d4 = 1,1792 |
| r" = +1,63595 |
| LM d" = 0,2437 1,6645 35,88 |
| r6 = -1,42692 |
| d" = 0,0376 |
| r7 = -1,32785 |
| LIV d, = 0,0717 1,7283 28,e6 |
| r, = -7,46703 |
| d8 = 1,1434 |
| r, = -1,05473 |
| Lv dg = 0,1075 1,4875 70,04 |
| r10 = +0,86849 |
| dl,' = 0,2867 |
| dl," = 0,3047 |
| r,1 = -1,04717 |
| LV, dli = 0,79211,6204 60,29 |
| r" = - 1,22677 |
| d12 = 0,0072 |
| rl, = -8,87455 |
| Lvu d13 = 0,3154 1,6230 58,12 |
| r14 = -1,54444 |
| d14 = 0,0072 |
| rl, = +4,57778 |
| Lvm d15 = 0,2867 1,6204 60,29 |
| rl" = -8,87455 |
| d16 = 0,0072 |
| rl, = +1,94434 |
| LIX d17 = 0,3226 1,6583 57,49 |
| r" = -5,76308 |
| d, 8 = 0,0358 |
| rl, # -4,84910 |
| Lx d19 = 0,1900 1,7847 26,10 |
| r.. = +1,29018 |
| LXI d20 = 0,4588 1,6583 57,49 |
| r21 = +l0,85556 |
| d21 = 1,3000 |
Vergrößerungs- und Brennweitenverlängerungsfaktor 3,24fach.
| Tabelle III (F i g. 3) |
| Linsen Radien Scheitelabstände 1 n y |
| = + 2,15039 |
| LI d, = 0,2832 1,6177 55,10 |
| r2 = - 4,91935 |
| d2 = 0,2982 |
| r, = - 3,05946 |
| LM d, = 0,1039 1,7618 26,98 |
| r4 = + 5,13620 |
| d, = 0,7348 |
| r5 = + 2,15039 |
| LM d, = 0,3584 1,6502 33,69 |
| r6 = - 2,15039 |
| do = 0,0620 |
| r, = - 1,93039 |
| Liv d, = 0,1039 1,6990 30,05 |
| r. = -19,02796 |
| d, = 1,7563 |
| Tabelle 111 (Fortsetzung' ) |
| Linsen Radien Scheitelabstände 1 n V |
| rg = - 1,62423 |
| LV d9 = 0,1075 1,5481 45,87 |
| rl, = + 0,84387 |
| dlo' = 0,3082 |
| di," = 0,3047 |
| r,1 # 1,04717 |
| LV, dli = 0,79211,6204 60,29 |
| rl, = 1,22677 |
| d12 = 0,0072 |
| rl, # 8,87455 |
| Lvn d13 = 0,3154 1,6230 58,12 |
| r14 = 1,54444 |
| d14 = 0,0072 |
| r15 # + 4,57778 |
| Lvrli d15 = 0,2867 1,6204 60,29 |
| r" # - 8,87455 |
| d,6 = 0,0072 |
| rl, # + 1,94434 |
| Lix d17 # 0,3226 1,6583 57,49 |
| r" = - 5,76308 |
| dl, # 0,0358 |
| rl, = - 4,84910 |
| Lx d19 = 0,1900 1,7847 26,10 |
| r2, = + 1,29018 |
| Lx, d2, = 0,4588 1,6583 57,49 |
| r21 = +l0,85556 |
| d21 # 1,3000 |
Vergrößerungs- und Brennweitenverlängerungsfaktor 4,77fach.