DE1422132B1 - Korrekturglied zum Korrigieren der Bildfeldwoelbung eines optischen Systems - Google Patents

Korrekturglied zum Korrigieren der Bildfeldwoelbung eines optischen Systems

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DE1422132B1
DE1422132B1 DE19601422132 DE1422132A DE1422132B1 DE 1422132 B1 DE1422132 B1 DE 1422132B1 DE 19601422132 DE19601422132 DE 19601422132 DE 1422132 A DE1422132 A DE 1422132A DE 1422132 B1 DE1422132 B1 DE 1422132B1
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DE19601422132
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Cameron B Estes
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Eastman Kodak Co
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Eastman Kodak Co
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Korrekturglied zum Korrigieren der Bildfeldwölbung eines optischen Systems mit von der optischen Achse nach außen hin stufenweise zunehmender Dicke.
  • Aus der deutschen Patentschrift 373 755 ist es bekannt, bei Okularen von Fernrohren, Periskopen usw. die für eine Korrektur vorgesehenen Zerstreuungslinsen, die das optische System stark verteuern, durch einen Hohlzylinder zu ersetzen, dessen Dicke von der optischen Achse nach außen stufenweise zunimmt. Der Hohlzylinder ist hierbei aus ringförmigen, planparallelen Platten von größer werdender freier Öffnung zusammengesetzt, so daß sich Ringstufenzonen konstanter Dicke ergeben.
  • Durch die Zwischenschaltung der Planparallelplatten verlängert sich die Schnittweise für die seitlichen Strahlenkegel, so daß bei geeigneter Wahl der Plattendicke unter Berücksichtigung ihres Brechungsindexes Bildmitte und Bildrand gleichzeitig scharf abgebildet werden können.
  • Die Erfindung besteht nun darin, daß für einen Bildsucher einer Kamera die Zonen des Korrekturgliedes als einander ähnliche Rechtecke ausgebildet sind und daß jede Umrißlinie einer Zone zur Abgrenzung des Sucherbildfeldes vorgesehen ist, das einem Objektiv bestimmter Brennweite zugeordnet ist. Dadurch, daß das Korrekturglied erfindungsgemäß so ausgebildet ist, daß es gleichzeitig zur Bildfeldabgrenzung verwendet werden kann, wird der Vorteil erreicht, daß eine besondere, Begrenzungslinien tragende Platte im Strahlengang des Suchers oder andere Hilfseinrichtungen entfallen. Es braucht daher keine zusätzliche im Strahlengang vorgesehene planparallele Platte vorgesehen zu werden, die Begrenzungslinien trägt, die so angeordnet sind, daß die Begrenzungslinien dem Sucherbild überlagert sind. Es werden beispielsweise auch Hilfsoptiken überflüssig, wie sie üblicherweise angewandt werden, um einen Bildfeldbegrenzungsrahmen in den Strahlengang des Bildsuchers einzuspiegeln (Leuchtrahmensucher). Durch die Erfindung wird daher nicht nur die Herstellung des Bildsuchers verbilligt, sondern auch gleichzeitig dessen Lichtstärke erhöht, da die sonst an der zusätzlichen, Begrenzungslinien tragenden planparallelen Platte auftretenden Reflexionsverluste vermieden werden.
  • Wird gemäß einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung das Korrekturglied aus einem durchsichtigen Kunststoff als einteiliger Körper, beispielsweise im Gießverfahren hergestellt, ergibt sich gegenüber dem bekannten aus Planparallelplatten zusammengesetzten Stufenzylinder, ganz abgesehen von der hierdurch erreichten Kostenersparnis, ebenfalls der Vorteil, daß die Reflexionsverluste bei dem Korrekturglied gemäß der Erfindung wesentlich kleiner sind, da die bei einem aus planparallelen Platten zusammengesetzten Korrekturglied vorhandenen inneren Oberflächen entfallen.
  • Wird gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Korrekturglied so ausgebildet, daß eine Seite des Korrekturgliedes als stetig, insbesondere sphärisch, gekrümmte Fläche ausgebildet ist, so kann das Korrekturglied zugleich noch die Funktion einer Sammellinse mit übernehmen, wodurch Herstellungskosten und Reflexionsverluste noch weiter gesenkt werden können.
  • Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen schematisierten Axialschnitt einer für Filmkameras bestimmten optischen Einheit gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Axialschnitt einer Ausführungsform des zur Korrektur der Bildwölbung dienenden Bildebners der Einheit nach F i g. 1, F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform, F i g. 4 eine Rückansicht der Ausführungsform nach F i g. 2, F i g. 5 eine graphische Darstellung, die die Bildwölbung der optischen Einheit nach F i g. 1 zeigt, F i g. 6 eine graphische Darstellung, aus der die erforderliche Korrektur der Bildwölbung und die bei einem speziellen Ausführungsbeispiel erhaltene Korrektur der Bildwölbung hervorgeht, F i g. 7 einen schematisierten Axialschnitt eines Mikroskopsystems gemäß der Erfindung, F i g. 8 eine Rückansicht des Bildebners nach Fig.7, F i g. 9 ein Vergrößerungsglas gemäß der Erfindung, F i g. 10 ein Bildfeld eines als Noniusablesegerät ausgebildeten Systems nach F i g. 7 oder 9, F i g.11 und 12 weitere Ausführungsformen von Bildebnem nach F i g. 1 und 7.
  • In F i g. 1 ist eine als Bildsucher für eine Filmkamera verwendete optische Einheit gemäß der Erfindung schematisch im Axialschnitt dargestellt. In diesem Sucherfernrohr entwirft ein Objektiv 17, dem eine Blende 14 vorgeschaltet ist und das aus zwei einfachen Sammellinsen 11a und 12a besteht, ein Bild 15 eines entfernten Gegenstandes. Das Bild 15 ist gewölbt und liegt in kurzem Abstand hinter dem Objektiv 17. Hinter dem Objektiv 17 ist auf der Achse 10 zum Bildumkehren und eventuellen Vergrößern ein Linsensystem angeordnet, das aus zwei einfachen Sammellinsen 13A und 13B besteht. Das Bild 15 bildet den Gegenstand für das System 18, das diesen an einer zum ersten Bild 15 symmetritrischen Stelle abbildet. Dieses zweite nicht dargestellte Bild ist konkav nach links in derselben Richtung wie das erste Bild 15, aber stärker als dieses gewölbt. Zum Korrigieren der Bildwölbung ist ein im folgenden Bildebner 20 genanntes Korrekturglied in dieser Bildfläche angeordnet.
  • Auf derselben Achse 10 mit dem Objektiv 17 und dem Linsensystem 18 ist ein Okular 19 angeordnet, das aus zwei einfachen Sammellinsen 12B und 11B besteht. Das nicht dargestellte, vom Linsensystem 18 erzeugte Bild dient als Gegenstand für das Okular 19 und ist durch dieses sichtbar. Das Auge des Beobachters befindet sich dabei vorzugsweise an einem Punkt jenseits des Randes der Zeichnung.
  • Das System ist vorzugsweise symmetrisch ausgebildet, d. h., das Objektiv 17 gleicht dem Okular 19 und ist symmetrisch zu diesem angeordnet. Die beiden Linsen 13A und 13B sind einander gleich und zu dem zwischen ihnen liegenden Achsenmittelpunkt symmetrisch angeordnet. Die Vorteile eines symmetrischen Systems hinsichtlich der Verbesserung der seitlichen Abweichungen sind bekannt.
  • Alle sechs Linsen könnten zur Verbilligung der Herstellung gleich sein. Für den vorliegenden Fall geeignet ist ein System, bei dem jede Linse für die schwächere Krümmung einen Radius von 60,65 mm, für die stärkere Krümmung einen Radius von 14,33, eine Dicke auf der Achse von 3,38 mm und einen lichten Durchmesser von 13 mm aufweist. Die beiden Linsen des Objektivs und die des Okulars sind vorzugsweise 15,77 mm längs der Achse gemessen voneinander entfernt. Objektiv und Okular sind vorzugsweise je 27,05 mm von der benachbarten Linse des Linsensystems 18 entfernt. Dieser Abstand kann während des Zusammenbaues etwas verändert werden, damit in dem zentralen Raum zwischen den beiden Linsen des Linsensystems 18 achsparalleles Licht erhalten wird. Zur Massenherstellung können diese Teile wirtschaftlich durch Spritzguß eines durchsichtigen Plastikmaterials, beispielsweise Methylmethacrylat mit einem Brechungsindex von 1,49 hergestellt werden. Dadurch, daß in dem zentralen Raum paralleles Licht vorgesehen ist, ist es möglich, diesen zentralen Raum während des Zusammenbaues zu verändern, um die Gesamtlänge des Fernrohrsystems auf den vorgeschriebenen Wert einzustellen und das System wahlweise an andere Kameramodelle, die eine etwas andere Gesamtlänge erfordern, anzupassen. Meist wird bei einer symmetrischen Einheit die Blende 22 in der Mitte des zentralen Raumes angeordnet. Die Blende kann jedoch auch aus später bei der Beschreibung eines Bildebners 20 erläuterten Gründen in Richtung zur hinteren Linse 13B des Linsensystems 18 verschoben werden.
  • Der in F i g. 2 und 4 dargestellte Bildebner 20 ist vorzugsweise ein gegossenes plastisches Element mit drei Zonen verschiedener Dicke. Die Dicke der mittleren Zone 23 ist mit t1, die Dicke der nächsten Zone 24 mit t2 und die der äußeren Zone 25 mit t3 bezeichnet. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, bildet die Umrißform einer jeden Zone ein Rechteck, wobei die Rechtecke 41, 42, 43 die Proportionen des in der Kamera aufzunehmenden Bildes aufweisen und ihre Größen den Bildfeldern des jeweils verwendeten Objektivsystems der Kamera entsprechen. Die Dickenunterschiede (t2-ti) und (t3-tl) werden aus der zu korrigierenden und in F i g. 5 graphisch dargestellten Bildwölbung bestimmt.
  • Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform des Bildebners 20 unterscheidet sich von der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß die Dicke t1 an der Achse 0 ist, d. h., es ist eine öffnung vorhanden, die der mittleren Zone 23 entspricht, und daß die Dicken der anderen Zonen 34 und 35 um gleiche Beträge geringer sind als die entsprechenden Dicken der Zonen 24 und 25 der F i g. 2. Die Rückansicht entspricht der in F i g. 4 dargestellten Rückansicht der F i g. 2.
  • Der Bildebner 20 ist zur bequemen Montierung mit einem Flansch 21 versehen. Beim Spritzgießen der so geformten Teile sind verschiedene Probleme aufgetreten. Es hat sich gezeigt, daß die Form sich gleichmäßiger mit dem flüssigen Plastikmaterial füllt, wenn sie der in F i g. 2 dargestellten Form entspricht, in der in der Mitte wenigstens eine geringe Dicke vorhanden ist. Wenn die Form entsprechend der F i g. 3 ausgebildet ist, neigt der auf der einen Seite in die Form einfließende Flüssigkeitsstrom dazu, sich um die zentrale öffnung zu verteilen und auf der gegenüberliegenden Seite wieder zusammenzufließen, wobei sich dort, wo die beiden Ströme zusammentreffen, kleine in der Praxis »Schweißmarken« genannte Markierungen bilden. Auch ist es nicht praktrisch, ein Stück dieser Art mit genau achsenparallelen Stufenflächen, beispielsweise 31 in F i g. 3, zu gießen. Die Stufen müssen vielmehr um 1 oder 2° divergieren, damit die beiden Teile der Form ohne Verletzung des gegossenen Stückes abgenommen werden können. Es ist vorteilhaft, die Hauptstrahlen des Systems streifend, d. h. im wesentlichen parallel zu den erwähnten Stufen durch den Bildebner 20 gehen zu lassen. Durch diese Anordnung erzielt man schärfere Linien. Zu diesem Zweck sollten die Hauptstrahlen etwa um 1 oder 2° an diesem Punkt des Systems divergieren. Dies wird während der Konstruktion in bekannter Weise dadurch erreicht, daß die Brennweiten und der Abstand der Linsen 13A und 13B so gewählt werden, daß das virtuelle Bild der Blende 22 in einem entsprechenden Abstand von dem Okular erscheint (etwa 200mal die Länge des mittleren Reckteckes 42 [F i g. 4]). Diese Divergenz der Hauptstrahlen bewirkt auch eine Erhöhung des plastischen Bildeindruckes für das Auge.
  • F i g. 5 ist ein mathematisches Diagramm, das die ideale Bildebene 50, die gewölbte Fläche 51 des durch das System 18 entworfenen Bildes und die gewölbte Brennfläche 52 des Okulars 19 zeigt.
  • In einem Abstand Y von der Achse 10 ist X, der Abstand der Fläche 51 und X2 der Abstand der Kurve 52 von der idealen Ebene 50. In dem Diagramm ist X2 positiv und X1 negativ, so daß der Abstand zwischen den beiden Kurven 52 und 51) X1 - X2 = x beträgt. Dieser Abstand x stellt die gesamte zu korrigierende Bildwölbung dar und ist durch die gestrichene Kurve 53 wiedergegeben. Er ist in diesem Beispiel negativ.
  • F i g. 6 zeigt eine Kurve 83 der gesamten Bildwölbung eines Fernrohres ohne Bildebner und die mit einem dem Bildebner gemäß der Erfindung erzielt, als Sägezahulinie 84 resultierende Bildwölbung.
  • F i g. 7 ist ein Schema eines Mikroskopsystems mit einem Bildebner gemäß der Erfindung. Dieses System weist ein Objektiv 91 üblicher Bauart auf, das ein Objekt 93 in oder neben einem Bildebner 100 abbildet. Dieses Bild wirkt dann als Objekt, das durch ein Okular 92 üblicher Bauart betrachtet oder durch eine Kamera in bekannter Weise projiziert oder photographiert wird.
  • Der die Bildwölbung abflachende Bildebner 100 kann rechteckige Zonen wie in F i g. 4 dargestellt, aufweisen. Bei einer besonders für biologische Mikroskope zum Abzählen von Blutkörperchen, Staubteilchen od. dgl., praktischen Ausführungsform weist der Bildebner 100 die in F i g. 8 in Rückansicht dargestellte Form auf.
  • Wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist der Bildebner 100 vorzugsweise mit einem der bequemeren Befestigung dienenden Flansch 101 versehen. Der optisch wirksame Teil des Bildebners ist als eine Vielzahl von Quadraten ausgebildet, von denen fünfundzwanzig dargestellt sind. Wenn man jedes Quadrat durch den Buchstaben darüber und den Buchstaben an der Seite in F i g. 8 bezeichnet, hat das Mittelquadrat AX entsprechend der bisherigen Bezeichnung eine Dicke t1.
  • Die Dicken des Bildebners 100 sind in den verschiedenen Bereichen mit den durchschnittlichen Bildwölbungen in derselben Weise verknüpft wie die Dicken der Zonen in den bereits beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung. Die Fläche jedes Quadrates ist mit drei feinen Linien in beiden Richtungen markiert, wodurch das Quadrat in der üblichen Weise in sechzehn kleine Quadrate aufgeteilt wird.
  • F i g. 9 zeigt eine Lupe oder ein Vergrößerungsglas gemäß der Erfindung. Zwei Linsen 111 und 112 sind in einem Metallring 113 in der üblichen Weise montiert, der in einer durchsichtigen Kunststoffröhre 114 angeordnet ist, an deren unterem Ende ein Bildebner 115 gemäß der Erfindung angeordnet ist. Die Röhre 114 erstreckt sich etwas über den Bildebner 115 hinaus und liegt an der durch das Vergrößerungsglas zu betrachtenden Fläche 116 an, so daß sie den Bildebner 115 etwas von der Fläche 116 weghält und dadurch die Abnutzung der Bodenfläche des Bildebners 115 vermindert. Die Dicken der Zonen des Bildebners 115 werden in der gleichen Weise wie vorher den Bildwölbungen der betreffenden Bereiche angepaßt. Die Linsen 111 und 112 weisen eine aus den vielen für Vergrößerungsgläser, Linsen und Okularen bekannten Bauarten geeignet ausgewählten Bauart auf.
  • F i g.10 zeigt eine weitere Anwendung der Erfindung bei einem Skalenablesevergrößerungsglas oder Mikroskop.
  • Das dargestellte Bildfeld zeigt einen durch ein Vergrößerungsglas oder ein Mikroskop gesehenen Teil der Skala mit Marken 120 und 121 und neun kürzeren Skalenmarken dazwischen. Das Vergrößerungsglas oder das Mikroskop weist einen Bildebner auf, bei dem die Zonen lange parallele vertikale Bänder sind, wobei eine Strichmarke 123 in der Mitte der Mittelzone angeordnet ist und die Grenzen 124 einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen, so daß zusammen mit der abzulesenden Skala eine Noniuswirkung entsteht. Die Dickendifferenzen sind im wesentlichen dieselben wie für kreisförmige Zonen.
  • Die F i g. 11 und 12 zeigen Bildebner, bei denen die glatte Seite eine bestimmte konvexe bzw. konkave Krümmung aufweist. Diese Krümmung ist meist sphärisch, kann aber auch nichtsphärisch sein. Sie ist so gewählt, daß der ganze Bildebener gewölbt wird, um die Stufen zwischen den Zonen scharf im Brennpunkt zu halten oder die Hauptstrahlen zurecht zu richten, beispielsweise wenn ein vorhandenes Okular in Kombination mit einem nicht speziell für das Okular konstruierten Objektivsystem verwendet werden soll, für einen Kompromiß zwischen diesen beiden oder in Spezialfällen für beide Zwecke.
  • Auch wenn die theoretischen Dicken bei einem Instrument nur ungefähr erreicht werden, wird eine gute Korrektur der Bildfeldwölbung des Instrumentes erhalten.
  • Wenn es im vorstehenden heißt, daß eine Umrißform einer Zone in einem Sucher einem Bildfeld der Kamera »entspricht«, dann bedeutet das kein exaktes Übereinstimmen, da es üblich ist, das Feld des Suchers etwa 5 % kleiner zu halten als das der Kamera.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Korrekturglied zum Korrigieren der Bildfeldwölbung eines optischen Systems mit von der optischen Achse nach außen hin stufenweise zunehmenderDicke,dadurch gekennzeichn e t, daß für einen Bildsucher einer Kamera die Zonen (23, 24, 25) als einander ähnliche Rechtecke ausgebildet sind und daß jede Umrißlinie eine Zone zur Abgrenzung des Sucherbildfeldes vorgesehen ist, das einem Objektiv bestimmter Brennweite zugeordnet ist.
  2. 2. Korrekturglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem einteiligen Körper aus durchsichtigem Kunststoff besteht.
  3. 3. Korrekturglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturglied drei Stufenzonen aufweist.
  4. 4. Korrekturglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des Korrekturgliedes als stetig, insbesondere sphärisch gekrümmte Fläche ausgebildet ist.
DE19601422132 1960-06-29 1960-06-29 Korrekturglied zum Korrigieren der Bildfeldwoelbung eines optischen Systems Pending DE1422132B1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993025938A1 (en) * 1990-11-05 1993-12-23 Litel Instruments Imaging and illumination system with aspherization and aberration correction by phase steps

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE373755C (de) * 1923-04-16 Bernhard Schmidt Optisches Hilfsmittel zum scharfen Einstellen

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