Optisches System Die Erfindung bezieht sich auf optische Vorrichtungen
und betrifft optische Systeme mit veränderlicher Brennweite, die in Bildumwandlungssystemen
und in Systemen zur Abtastung beweglicher Objekte benutzt werden. Optische Systeme
mit veränderlicher Brennweite werden vielfach in Photo- und Filmkameras verwendet.
Bei diesen optischen Systemen erfolgt die Änderung der Brennweite durch mechanische
Verschiebung eines Teiles der Linsen des optischen Systems; Systeme dieser Art sind
deshalb träge und eignen sich nicht für schnelles Umschalten. pLit der Erf indung
soll dieser Nachteil beseitigt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein optisches System anzugebene bei dem eine Änderung der Brannweite 1-3
. praktisch trägheitslos durch Einwirkung eines elektrischen Feldes erfolgcn
kann.
Diese Aufgabe wird bei einem optischen System mit veränderlicher
Brennweite erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Änderung der Brennweite mit Hilfe
mindestens eines physikalischen Körpers mit elektrooptischem Effekt erfolgt, der
als fokussierendes Element dient und in einem gesteuerten elektrischen Feld angeordnet
ist; Der Brechungsindex dieses Körpers ändert sich unter der Einwirkung des elektrischen
Feldes so, daß ein paralleles Lichtbündel im Brennpunkt des Systems fokussiert wird,
wobei die Lage des Brennpunktes von der-Größe der zugeführten Spannung abhängt.
Der.physikalische Körper mit elektrooptischem Effekt kann in.Form eines zylindrischen
Kristalles ausgeführt äein, und das elektrische Feld kann mittels eines 6-Pol-Kondensators,
dessen Symmetrieachse mit der Achse des Zylinders zusammenfällt, erzeugt werden.
Der physikalische Körper mit elelctrooptischem Effekt kann auch aus einer Flüssigkeit
bestehen, die in eine dielektrische Küvette zylindrischer Form mit durchsichtigen
planparallelen Stirnflächen eingebracht wird. Das elektrische Feld kann auch
in diesem Falle mit Hilfe eines 6-Pol-Kondensators erzeugt werden, dessen Symmetrieachse
mit der Symmetrieachse der KÜvette zuzammenfällt.
DI,# w.-Lrd nachstehend anhand von Ausführungs-
belspielen unter Bezugnallge auf die Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
optischen Systems im Querschnitt; Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des optischen
Systems im Quersch-nitt; Fig. 3 das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
optischen Systems im Längsschnitt; Fig. 4 das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä-Ben
optischen Systems im Längsschnitt.Optical System This invention relates to optical devices and to variable focus optical systems used in image conversion systems and in systems for scanning moving objects. Optical systems with variable focal lengths are widely used in photo and film cameras. In these optical systems, the focal length is changed by mechanically displacing part of the lenses of the optical system; Systems of this type are therefore sluggish and are not suitable for rapid switching. According to the invention, this disadvantage is to be eliminated. The invention is based on the object of specifying an optical system in which a change in the focal length 1-3 . can take place practically without inertia by the action of an electric field. In an optical system with a variable focal length, this object is achieved according to the invention in that the change in the focal length takes place with the aid of at least one physical body with an electro-optical effect, which serves as a focusing element and is arranged in a controlled electric field; The refractive index of this body changes under the action of the electric field in such a way that a parallel light beam is focused in the focal point of the system, the position of the focal point depending on the magnitude of the applied voltage. The physical body with electro-optical effect can be designed in the form of a cylindrical crystal, and the electric field can be generated by means of a 6-pole capacitor, the axis of symmetry of which coincides with the axis of the cylinder. The physical body with electro-optical effect can also consist of a liquid which is introduced into a dielectric cuvette of cylindrical shape with transparent, plane-parallel end faces. In this case too, the electric field can be generated with the aid of a 6-pole capacitor, the axis of symmetry of which coincides with the axis of symmetry of the cuvette. DI, # w.-Lrd below based on execution
play more closely with reference to the drawings
explained. 1 shows a first exemplary embodiment of an optical system according to the invention in cross section; 2 shows a second exemplary embodiment of the optical system in cross section; 3 shows the second embodiment of the optical system according to the invention in longitudinal section; 4 shows the first exemplary embodiment of the optical system according to the invention in a longitudinal section.
Das optische System enthält beim ersten Ausführungsbeispiel ein Gehäuse
1 (Fig. 1)3 in dem ein physikalischer Körper mit elektrooptischem
Effekt in Form eines zylindrischen KDP- oder ADP-Kristalles 2 angeordnet ist. Der
Kristall 2 ist in einem elektrischen Feld angeordnet, das durch einen 6-1>ol-Kondensator-3
erzeugt wird, dessen Symmetrieachse mit der Zylinderachse des obengenannten Kristalls
zusammenfällt.In the first exemplary embodiment, the optical system contains a housing 1 (FIG. 1) 3 in which a physical body with an electro-optical effect in the form of a cylindrical KDP or ADP crystal 2 is arranged. The crystal 2 is arranged in an electric field which is generated by a 6-1> ol capacitor-3, the axis of symmetry of which coincides with the cylinder axis of the above-mentioned crystal.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel, enthält das optische System im Gehäuse
1 einen physikalischen Körper mit elektrooptischem Effekt, der aus einer
Flüssigkeit 4 (Fig.2) besteht. Die Flüssigkeit (Nitrobenzol) befindet sich in einer
zylindrischen dielektrischen Küvette 5 Mit Plan-
1)"irall.elen dii:r,clisi,elitifreil GIJ.rnflächen
6 und 7 (Fig
D - 3).
Die 1,iivet-te 5 ist in einem elektrischen
Feld ang-eordn(,>ijl
das, wie beim optischen System nacli Fig. 1, durch einen
5#, dessen Symmetrieachse mit der
trieaclise der LUvette 5 zus,-j.mmenfällt, erzeugt wird..
Das Wirl#ungsprinzip des optischen Systems nach Clem ersten
Ausfiihrungsbeispiel- besteht in folgrendem:
Ein paralleles Lichtbündel (8 (Fig.11) fällt auf die
Stirn-
f1.:iche, 9 des Lristalles 2. Unter Einwirkung des elektri.-
schen Feldes des 0-Pol.-Kond("nsatoi-f-, 3 wird die
Größe des
des Kristalles 2 (M#r US
dient, so daß das
im 10 des sammeA. Die GrZ3II.(.# _ler Brenn-
weite hängt- von der G`rö13e der dein Kondensator
72 zugeführ-
ten Spannung ab.
Die Wirhungsweise des optischen Systems ist beim zweiten
Ausfühningsbeispiel im wesentlichen die gleiche wie beim
optischen System des ersten Ausführungsbeispiels.
Bei einem Plattonabst-,and des 6-Pol-liloildenp#,-it-or-##
von 1 "1,*
einer I#ondenqa-tir"r-S1),-aniiiing von 15 kV --4.11(1
einer Länge deij
KDP-Kristalles von 1,1- cm bcträGt die> Brennwelte des
Systems
ca. 10 m.
Das erfindungsgemäße optische System eriiibgliclit auch die Schaffung
eines achromabischen Sysbemsbei dem die Brennweite praktisch'trägheitslos geändert
werden kann. Zu diesei.,1 Zweck werden mindestens zwei physikalische Körper mit
eIel-,brooptischein Effekt in dem elektrischen P'eld -uigeordneb. Die Dispersion
dieser liörper wird dabei so gewählt, daß die suiii.-Iiare chromatisulie Aberrauion
im vorgegebenen Speküralbereich auf einen minimalen Wert zurückgeführt wird. Das
erfindungsgemäße optische System gewährleistet eine praktisch trägheitslose (in
einer Zeit von ca. 1 Mikrosekunde) Änderung #er Bildgröße eines unbeweglichen
Objekts oder Bildes, eine bleibende Bildschärfe bei schnell beweglichen Objekten
sowie eine schnelle Änderung der Abmessungen und des Abstiindes eines Bereiches
der von dem SCähl eines Lasers getroffen werden soll.In the second exemplary embodiment, the optical system in the housing 1 contains a physical body with an electro-optical effect, which consists of a liquid 4 (FIG. 2). The liquid (nitrobenzene) is in a cylindrical dielectric cuvette 5 with plan- 1) "irall.elen dii: r, clisi, elitifreil GIJ.rnflächen 6 and 7 (Fig
D - 3).
The 1, iivet-te 5 is arranged in an electric field (,> ijl
that, as in the optical system according to Fig. 1, by a
5 #, whose axis of symmetry coincides with the
trieaclise of the LUvette 5 plus -j.mmenffalls, is generated ..
The vortex principle of the optical system according to Clem first
The exemplary embodiment consists of the following:
A parallel bundle of light (8 (Fig. 11) falls on the forehead
f1.:iche, 9 of the crystal 2. Under the influence of the electrical
rule field of the 0-Pol.-Kond ("nsatoi-f-, 3 is the size of the
of crystal 2 (M # r US
serves so that the
in the 10th of the sammeA. The GrZ3II. (. # _Ler burner
width depends on the size of your capacitor 72
th voltage.
The mode of operation of the optical system is in the second
Ausfühningsbeispiel essentially the same as in
optical system of the first embodiment.
With a Plattonabst-, and the 6-Pol-liloildenp #, - it-or - ## of 1 "1, *
an I # ondenqa-tir "r-S1), - aniiiing of 15 kV --4.11 (1 of a length deij
KDP crystal of 1.1 cm carries the> focal worlds of the system
approx. 10 m.
The optical system according to the invention also enables the creation of an achromabic system in which the focal length can be changed practically without inertia. For this purpose, at least two physical bodies with an egg, brooptic effect are used in the electrical P'eld -uigeordneb. The dispersion of these bodies is chosen in such a way that the suiii.-Iiare chromatic aberration is reduced to a minimum value in the given specular range. The optical system according to the invention ensures a practically inertia-free (in a time of approx. 1 microsecond) change in the image size of an immovable object or image, permanent image sharpness in the case of rapidly moving objects and a rapid change in the dimensions and the distance of an area of the screen to be hit by a laser.