DE1810530A1

DE1810530A1 - Anastigmatisches Cassegrain-System mit breitem Bildfeld

Info

Publication number: DE1810530A1
Application number: DE19681810530
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: TRIDEA ELECTRONICS Co
Current assignee: TRIDEA ELECTRONICS Co
Priority date: 1967-12-08
Filing date: 1968-11-23
Publication date: 1969-08-07
Also published as: US3524698A

Description

Anaatigmatiflches Casaegrain-System mit breitem Bildfeld

Die Erfindung betrifft ein Cassegrain-Spiegelsystem, insbesondere ein Cassegrain-System mit breitem Bildfeldwinkel, das ein wesentlich verbessertes Auflösungsvermögen aufweist. Im allgemeinen haben die Bilder, die durch alle Systeme aus Spiegeln und Linsen entstehen, geringe Fehler oder Unvollkommenheiten, die als Aberrationen bekannt sind. In der monochromatischen Theorie dritter Ordnung der geometrischen Optik werden fünf spezielle Arten von Aberrationen oder Abweichungen des Strahls von dem durch die klassischen Formeln der Strahlenbahnen vorgeschriebenen Weg betrachtet. Diese fünf Abweichungen oder Aberrationen werden sphärische Aberration, Koma, Astigmatismus, Bildfeldwölbung und Verzerrung genannt.

Das Auflösungsvermögen eines optischen Systeme ist ein Mass für die Fähigkeit dee Systeme, spezielle Bilder von Gegenständen zu erzeugen, die sehr dicht beieinander liegen. Die Abweichungen oder Aberrationen des durch ein optische« System erzeugten Bildes beeinträchtigt dme Auflösungsvermögen de· System«, Bei einem Caseefr*in-Sjrstim wn Spiegeln wird insbesondere da« Auflösungsvermögen

svt

des Systems am Rand des Bildfeldes durch die Aberration dritter Ordnung beeinträchtigt, die als Astigmatismus bekannt ist. Es wurde festgestellt» dass die Wirkung des Astigmatismus am Rand des Feldes etwa proportional'dem Quadrat des Bildfeldwinkele ist. Der Ausdruck "Bildfeld" wird benutzt, um die Fläche zu definieren, die · durch ein bestimmtes optisches System gesehen oder betrachtet werden kann, während der Ausdruck "Bildfeldwinkel¹¹ das Winkelmass der Breite des Bildfeldes betrifft.

In dieser Erläuterung bedeutet der Ausdruck "Bezugspunkt" den einen der zwei geometrischen Punkte eines Kegelschnitte, wie einer Ellipse oder einer Hyperbel, der in der Geometrie als "Brennpunkt" des Kegelschnitts bekannt ist. In der optischen Literatur und Technik betrifft der Ausdruck "Brennpunkt" den Punkt, an dem die Lichtstrahlen konvergieren. Diese doppelte Bedeutung besteht in der optisehen Literatur, well in einem richtigen Cassegrain-Spiegelsystem der "Bezugspunkt¹¹ und der "Brennpunkt" identische Punkte sind. . Jedoch fallen bei dieser Erfindung did beiden Punkte nicht zusammen, so dass der Auedruck "Bezugspunkt" eteta benutzt wird« um di© Brennpunkt« der Geometrie oder die Punkt©» vom denen aus ©in Kegelschnitt entsteht, au bezeichnen. .

Kur» gesagt, wird durch iüe vorUegö&dä MrMs®mQ_:@i&_:Gmeep?M&- ,

Spiegelsystem mit breitem Bildfeldwinkel geschaffen, das dadurch ein wesentlich'verbeseertes Auflösungsvermögen aufweist, dass zwei kegelechnittförmige Spiegel mit gleichen Krümmungsradien verwendet werden, die ,auf einer gemeinsamen Achse liegen, so dass

sie einen geometrischen Bezugspunkt gemeinsam hahen, um die Aberrationen dritter Ordnung, Astigmatismus, sphärische Aberration und Bildfeldkrümmung zu korrigieren. Ein Linsensystem, das A als Korrektursystem bekannt ist, ist im geometrischen Bezugspunkt eines der kegelschnittförmigen Spiegel angeordnet, um die Aberration ssu korrigieren, die als Koma bekannt ist, ohne dass irgendwelche anderen Aberrationen in dem durch das kombinierte System aus Spiegeln und Linsen hergestellten Bild mit Ausnahme von Verzerrung entstehen. Hierdurch ergibt eich ein Bild, das in Bezug auf alle Aberrationen dritter Ordnung mit Ausnahme der Verzerrung korrigiert ist. Die Korrektur aller Aberrationen dritter Ordnung mit Ausnahme der Verzerrung, insbesondere die Beseitigung dee Astigmatismus ergibt ein Cassefrain-Syetem mit wesentlich verbessertem Auflösungsvermögen..

Die bekannte Technik ist in der US-Patentschrift von Rosin, Nr. 3 274 886« und in einem Aufsatz mit dem Titel ¹¹C as se grain-Type Telescopes" von Ronald R. Willev, Jr., beschrieben, der auf Seite der Veröffentlichung von Sky 4 Ttlteoop«, vom April 1962, erschienen

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ist. Hier werden verschieden© Cassegrain-Spiegel- und Linsenanordnungen zur Korrektur einiger Aberrationen dritter Ordnung beschrieben. Jedoch wirdin keiner dieser Veröffentlichungen die wesentliche Verbesserung vorweggenommen oder offenbart, die bei dem Auflösungsvermögen des Cassegrain-Spiegelsystems mit breitem Bildfeldwinkel durchgeführt werden kann_s indem eine Korrekturdoppellinse im Bezugspunkt des sekundären Spiegels angeordnet wird.

Die Erfindung betrifft ein 'Cassegrein-Spiegelsyetem, insbesondere ein verbessertes -Cassegrain-System mit breitem Bildfeldwinkel, das frei von Astigmatismus ist und da® in Bezug auf alle anderen Aberrationen dritter Ordnung mit Ausnahme der Verzerrung korrigiert ist.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin« ein Cassegrain» System mit breitem Bildfeldwink©! zu schaffen« da® ein wesentlich verbessertes Auflösungsvermögen aufweist. Diese Aufgabe wird durch die Anordnung der Erfindung erfüllt, die Korrekturen Aberrationen dritter Ordnung durchführt« die als Astigmatismus, sphärische Aberration, Bildfeldkrümmung und Koma bekannt sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben» die die Beziehung der Spiegel und Korrekturlinsen der

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Erfindung zueinander darstellt.

In der Figur ist ein ankommender Lichtstrahl 10 dargestellt, der einen primären kegelschnittförmigen Spiegel 12 trifft, ferner einen sekundären kegelechnittformigen Spiegel 14« der durch ein Loch 16 im primären Spiegel 12 hindurchgeht, dann durch eine Korrektur doppellinse, die aus den beiden Linsen 18 und 20 besteht, und schliesslich eine Bildebene 22 trifft. Der Durchmesser des sekundären Spiegele 14 ist kleiner als der Durchmesser des primären Spiegels 12. Die kegelschnittförmigen Spiegel 12 und 14 können entweder elliptisch, parabolisch oder hyperbolisch sein oder eine Kombination dieser Formen darstellen. Zum Beispiel können beide Spiegel hyperbolisch sein oder es kann der primäre Spiegel 12 hyperbolisch und der sekundäre Spiegel 14 parabolisch sein. Bei dieser Erfindung korrigiert die Anordnung der kegelschnittförmigen Spiegel 12 und 14 die Aberrationen dritter Ordnung des Astigmatismus der ™

sphärischen Aberration und der Bildfeldwölbung. Die Linsen 18 und 20 korrigieren das System der Spiegel in Bezug auf die Aberration dritter Ordnung des Koma, ohne irgendwelche anderen Aberrationen in das kombinierte System aus Spiegeln und Linsen einzuführen.

Astigmatismus ist eine Aberration dritter Ordnung, die nur auftritt, wenn der betrachtete ankommende Strahl nicht parallel zur optischen

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Achse des Systems ist. Astigmatismus ist der Zustand ausseri*alb der Achse» bei dem das optische System in jeder von zwei zueinander senkrechten Ebenen einen anderen Brennpunkt hat. Es ergibt sich, dass :swei zueinander senkrechte Lindenbilder entstehen, end zwar eins in jeder Ebene und nicht ein einziges Pnaktfoild. Die Bild« feldwölbiiiftg ist die Abweichung einer Bildoberlläclie von einer Ebene und die sphärische Aberration die Abweichung, die dadurch verursacht wird,, dass nicht au© ankommenden Strahlen parallel zur optischen Achse eines sphärischem Spiegele auf ©in©n'gemeinsamen Punkt auf der optischen Achse iee sphärische» Spiegels fokussiert werden.

Wenn die kegelschnittförmigen Spiegel 12 und 14 so angeordnet werden, dasß sie ©ine gemeinsame Achse und einen gemeinsamen Bezugspunkt haben, ist das Spiegelsystem von eich aus frei von Astigmatismus dritter Ordmmg, Der Ausdruck "von sich aus frei von Astigmatismus" bedeutet« dass in jedem Bildwinkel kein Astigmatismus vorhanden ist« wäfes?©act der Ausdruck "korrigiert in. Bezug auf Astigmatismus¹¹ bedeutet, dass nur gewisse Bildwinkel frei von Astigmatismus sind« Weim die im Scheitel der kegalsclmsittiörmigen Spiegel 12 und 14 gemessenen KröHaaaiaagsradieu gl@iefe sind,, "ist das Spiegelsystem in Bezug auf BUdfeldkrümsaimg ärifter Ordnung korrigiert. Wenn die Spiegel 12 und 14 ©in©

sehe Achse 24 haben, ferner einen gemeinsamen geometrischen Bezugspunkt 26 und gleiche Krümmungsradien und wenn sie nach der Gleichung

^e₁ -19eJ -Se* -β* + e₂ (9 +3Ie₁ +SeJ -llej -2eJ)

(A) -*l (Le₁)² ,(ej +Se₁ +6) +e* (1-e/ - 0 aufgebaut sind, wobei e. die Exzentrizität des primären Spiegels 12 und e_ die Exzentrizität des sekundären Spiegele 14 ist, ist das System der Spiegel 12 und 14 von eich aus frei von Astigmatismus · dritter Ordnung und in Bezug auf Bildfeldwölbung dritter Ordnung und sphärischer Aberration korrigiert. Da diese Gleichung in e„ kubisch ist. kann sie für e« berechnet werden, indem ein Wert für e_ gewählt wird. Ein bevorzugter Bereich der Werte für e~ wird unten angegeben. Wenn die beiden Spiegel 12 und 14 auf einer gemeinsamen geometrischen Achse 24 angeordnet werden und wenn die Krümmungsradien beider Spiegel einander gleich sind, haben die Spiegel einen gemeinsamen Bezugspunkt 26, wenn der. Abstand, gemessen entlang der Achse zwischen den Scheiteln der Spiegel 12 und 14 beträgt

wobei S₁ der Abstand zwischen den Spiegeln ist, wie er in der Figur

, 909832/0926

dargestellt ist, r der Krümmungsradius gemessen im Scheitel jedes Spiegels, da sie gleiche Radien haben, e. die Exzentrizität des primären Spiegele 12, und e„ die Exzentrizität des sekundären Spiegels 14.

Koma ist die zweite der monochromatischen Aberrationen der Theo* rie dritter Ordnung« es entsteht durch eine Differenz der Brennweite zwischen Zonen, die konzentrisch zur optischen Achse des Spiegel-* systems liegen. Diese Aberration erzeugt ein kometartiges Aussehen eines Punktgegenstande auf der Bildebene, der nicht auf der optischen Achse liegt. Das Koma des Spiegelsysteme kann korrigiert werden, ohne irgendwelche anderen Aberrationen in das kombinierte System aus Spiegeln und Linsen einzuführen, indem ein Korrektursystem im wesentlichen ohne Vergrösserungin einem Bezugspunkt des sekundären Spiegele 14 angeordnet wird. Ζην Erläuterung ist eine Korrekturdoppellinse, die aus den'Linsen 18 und 20 besteht, in der Figur dargestellt. Jedoch wird auch ein Korrektursystem mit irgendeiner Anzahl von Linsen In einer Kombination ohne wesentliche Vergrösserung zufriedenstellend arbeiten, wobei eine grössere Anzahl von Linsen gewöhnlich die Arbeitsweise des Systeme aus Linsen und Spiegeln verbessert.

Beim Aufbau der Korrekturdoppellinse wurde experimentell festge-

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Siiiiniiii ;>;λ - -in

stellt, da8 gewöhnlich bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn das Glas der Linse 18 ein geringeres Zerstreuungs vermögen als das Glas der Linse 20 aufweist. Die Spiegel haben keine chromatische Aberrationen, so dass zur Beseitigung von chromatischen Aberrationen in der Korrekturdoppellinse das Verhältnis des Zerstreuungsvermögens der Linsen 18 und 20 etwa gleich dem Quadrat des Verhältnieees des Abstandes jeder Linse 18 und 20 von der Bildebene 22 sein soll, wobei für die in Fig. 1 dargestellte Spiegellinsen - und Bildebenenanordnung dieses Verhältnis durch die Gleichung

,2

^rkl ^{1'*1^] ^(1+e2> "

ausgedrückt wird, wobei V, die Zerstreuung der ersten Linse 18 der Doppellinse ist, V„ die Zerstreuung der zweiten Linse 20 der Doppellinse, 4 der Abstand »wischen den Mittelpunkten der Linsen 18 und 20 der Doppellinse, e, die Exzentrizität des primären Spiegels 12, e₂ die Exzentrizität des sekundären Spiegele 14 und r . der Krümmungsradius im Scheitel des primären Spiegels 12, der ferner gleich dem Krümmungsradius des sekundären Spiegels 14 ist. Wenn das Verhältnis der Zerstreuungsvermögen bekannt ist, ist es möglich« spezielle Gläser für die Linsen 18 und 20 zu wählen.

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Durch geeignete Krümmung der vier Oberflächen der Linsen 13 und 20 der Doppellinse ist es bei Anordnung im geometrischen Bezugspunkt 28 des Speigels 14 möglich, das Koma des Spiegelsystems zu korrigieren oder kompensieren, ohne irgendwelche anderen Aberrationen dritter Ordnung in das kombinierte Spiegellinsensysteni einzuführen, mit Ausnahme der Verzerrung. Die Radien der Oberflächen der Linsen der Korrekturdoppellinse der in der Figur dargestellten Anordnung aue Spiegeln und Linsen sind durch die folgenden Gleichungen gegeben, bei denen angenommen ist, dass die kegelschnittförmigen Spiegel 13 und 20 eine gemeinsame Achse haben und einen gemeinsamen geometrischen Bezugspunkt, dass die Radien, gemessen im Scheitel der Spiegel 18 und 20, einander gleich sind und dass das Korrektursystem die Dicke Null hat und auf der gemeinsamen Achse im geometrischem Bezugspunkt des Spiegele 20 angeordnet ist:

(l-e₂) (®₂-®|) ₊ n(2n+n

(n+2) (Uo₁) £1+©₂Γ 2ί_χ {n-1) (n+2)

♦ (l-

(l+e₂)⁴

2f (n-1)

909832/0'92-O-

Tt

(β₂-_βι) _ j _(F)

I₂ ■	2 4(η -1)ρ	X	1
	(u+2)		^Pl
1 «	iq_rl)	X	1
^r2
1 -	. ^2⁺¹>

(G) (H)

(D

TT " " ic²— - ^(J)

wobei e.. die Exzentrizität des primären Spiegels 12 ist, e^ die Exzentrizität des sekundären Spiegele 14, f. die Brennweite der ersten Linse 18 der Doppellinse» η der mittlere Brechungsindex der beiden für die Linsen 18 und 20 der Doppellinse gewählten Gläser, r,. der Krümmungsradius gemessen im Scheitel des primären Spiegele 12, der gleich dem Krümmungsradius des sekundären Spiegels 14 ist, r, der Krümmungsradius einer ersten Oberfläche 30 der Linse 18 der Korrekturdoppellinse, r_ der Krümmungsradius der zweiten Oberfläche 32 der Linse 18 der Doppellinse, r_ der Krümmungsradius einer'ersten Oberfläche 34 der Linse 20

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der Doppellinse, r der Krümmungsradius einer zweiten Oberfläche 36 der Linse 20 der Doppellinse, q* der Formfaktor der er« sten Linse 18 der Doppellinse, q_o der Formfalttor der Linse 20 der Doppellinse und ρ der Positionsfaktor der Doppellinse. Dabei · einem realen System die Korrektur doppellinse eine gewisse Dicke hat, liefern die obigen Gleichungen den grundsätzlichen Ausgangspunkt für den Aufbau der Korrekturdoppellinse, der noch abgeändert werden muss, um die tatsächliche Dicke von realen Linsen zu kompensieren.

Bei der Spiegel- und Linsenanordnung der Figur ist die Korrekturdoppellinse im Bezugspunkt 28 des sekundären Spiegels 14 angeordnet, wenn der Abstand zwischen dem Scheitel des sekundären Spiegels 14 und dem Scheitel der Oberfläche 30 der Linse 18 der Doppellinse, gemessen auf der geometrischen Achse 24, gleich

S₂ - ^rkl (K)

ist, wobei S₂ der Abstand der Korrekturdoppellinse vom sekundären Spiegel 14 in der Figur ist,,r_kl der Krümmungsradiua gemessen im Scheitel des primären Spiegele 12, der gleich dem Krüm mungsradius des sekundären Spiegele 14 ist, und β- die Exzentrizi tät des sekundären Spiegele 14.

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Der Abstand zwischen dem Korrektursysteru, das mich ixu Bezugspunkt 28 des sekundären »Spiegels befindet und der iTlachbildebenen 22, gemessen auf der geometrischen Achse 24, der allgemein als hintere Brennweite beisannt ist, ist bestimmt durch:

4 α-·₂) Ce₂-^₁)

wobei £L der Abstand zwischen dem äusseren Bezugspunkt des sekundären Spiegels und der Bildebene, gemessen auf der geometrischen Achse, ist, e- die Exzentrizität des primären Spiegels 12, e_o die Exzentrizität des sekundären Spiegels 14 und r, - der Krümmungsradius, gemessen im Scheitel des primären Spiegels 12, der gleich dem Krümmungsradius des sekundären Spiegels 14 ist. Während des ersten Aufbaue des Systems der Figur wird angenommen, dass die Öffnung des Systems im äusseren Bezugspunkt 28 des sekundären Spiegels 14 ist. Daher ist der Durchmesser der Korrekturdoppellinse die Öffnung des Systeme, die bestimmt ist durch

D₁. · JV (M)

Id -γ-

ns

wobei' D_ld der Durchmesser der Linsen 18 und 20 der Doppellinse

ist, i _ die f-Zahl des Systeme und S„ der Abstand zwischen dem ns _ ο

Bezugspunkt 28 des sekundären Spiegels 14 und der Bildebene 22.

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Die f-Zahl des Systems ist durch die Forderungen der jeweiligen optischen Lichtstärke der Auflösung und des Gesichtsfelde bestimmt* die durch die spezielle Anwendung diktiert werden, bei denen das kombinierte System aus Spiegeln und Linsen verwendet wird.

Nachdem die Anfangewerte der Syetemparameter entsprechend den obigen Gleichungen bestimmt sind, soll eine Skizze oder eine Massetabszeichnung des ganzen Systems aus Spiegeln und Linsen hergestellt werden, um festzustellen, ob die Ausführung ein durchführbares System wird. Wenn die Öffnung 16 in dem primären Spiegel so gross ist, dass Licht die Bildebene 22 treffen kann, ohne durch sämtliche Elemente des Systems zu gehen, wird es notwendig, Abschirmungen und Blenden zu verwenden. Es wurde empirisch festgestellt, dass der Bedarf an Abschirmungen und Blenden mit abnehmenden Werten von e„ geringer wird, dass aber der optische Teil des Systems länger wird, wenn e„ abnimmt. Gewöhnlich arbeitet das System besser, wenn e» geringer wird (kleiner als 4), vorausgesetzt, dass die zusätzliche Systemlänge zugelassen werden kann. Wenn die Anfangewerte der Syetemparameter anzeigen, dass die Ausführungides Systems durchführbar ist, können sie optimiert werden, um die endgültigen Werte für den Aufbau zu liefern.

Die obigen Gleichungen sind die Grundlage für einen Aufbau dritter 909832/0920

Ordnung des in der Figur dargestellten anastigmatischen Cassegrain-Systems, bei dem die wesentlichen Beschränkungen darin bestehen« dass die hyperbolischen Spiegel 12 und 14 eine gemeinsame geometrische Achse 24 und einen gemeinsamen Bezugspunkt 26 haben, dass der Krümmungsradius der Spiegel« gemessen im Scheitel der Spiegel, gleich ist und dass ein System aus Korrekturlinsen ohne VergrÖsserung, wie die Doppellinse, die aus den Linsen 18 und 22 besteht, im Bezugspunkt 28 des sekundären Spiegels angeordnet werden muss. Es können geeignete Rechnerprogramme verwendet werden, um diesen Aufbau dritter Ordnung zu optimieren. Bei einigen Rechnerprogrammen, z.B. dem Kode III-Programm der Optical Research Associates of 550 North Rosemead Boulevard, Pasadena, * California 91107, kann der Aufbau in Bezug auf Aberrationen höherer Ordnung korrigiert werden. Bei der Verwendung eines Rechnerprogramms zur Optimierung des Aufbaus ist es ratsam, die Spiegelparameter r _Λ, r. , e, e_o und S₁ während des ersten Teils des M

Kl K* if λ Ι

Programms einzufrieren, so dass der Rechner gezwungen wird, nur die Korrekturdoppellinse zu optimieren. Wenn der Rechner bereits zu Beginn mit sämtlichen Parametern arbeiten kann, arbeitet er mit den Spiegelparametern sehr schwer, da diese Parameter den stärksten Einfluss auf die Arbeitsweise des Systems haben. Dies ergibt eine Korrektur von Doppellinsen-Aberrationen fünfter und höherer

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η·

Ordnung durch Änderungen der Spiegel« wobei empirisch festgestellt. ' wurde« dass eine bessere Arbeitsweise des Systems erreicht wird, wenn die Doppellinsen-Aberrationen soweit wie möglich in der Doppellinse selbst korrigiert werden. Nachdem der Rechner ein Plateau bei der Optimierung der Doppellinsenparameter erreicht hat« können die Spiegelparameter benutzt werden, um die Optimierung des ganzen Systems zu vollenden, Es wurde empirisch festgestellt, dass bei der Verwendung des Optimierungeprogramms der Optical Research Associates der Aufbau des Systeme der Figur allgemein verbessert wird, wenn beim endgültigen Rechneraufbau des Systems die Öffnung des Systems vom geometriechen Bezugspunkt 28 des sekundären Spiegele zu einem der Spiegel bewegt wird, nachdem sämtliche Aberrationen bei der anfänglichen Rechneroptimierung der obigen Gleichungen korrigiert sind, bsi denen angenomen wurde, dass die Öffnung des Systeme im Bezugspunkt des sekundären Spiegele lag. Bei einem Linsen- und Spiegelsystem, das nicht in Bezug auf alle Aberrationen korrigiert ist, beeinflusst die Lage der Öffnung des Systems die Arbeitsweise des Systeme. Daher wird die Öffnung dee Systems zunächst im geometrischen Bezugspunkt 28 des sekundären Spiegele angeordnet, um den Rechner bei der Optimierung dee Systems zu unterstützen. Nachdem der grössere Teil der Aberrationen dee Systeme durch die anfänglichen Durchläufe des

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Rechners korrigiert sind, kann die Lage der Öffnung im Rechnerprogramm so geändert werden« dass sie der Lage indem beabsichtigten Aufbau des Systeme entspricht und ee können die endgültigen Rechneroptimierungsdurchläufe durchgeführt werden. Nur die Öffnung des Systems wird zu einem der Spiegel bewegt, die Korrekturdoppellinse muss im geometrischen Bezugspunkt 28 bleiben. Durch die Bewegung der Öffnung wird die Sperrung des Spiegelsysteme verbessert.

Durch Rechner optimierte Aufbauparameter für eine spezielle Ausführung der Erfindung« bei der die f-Zahl des Systems 4 beträgt, die effektive Trennweite des Systeme 256« 85 cm und das Gesichtsfeld 3°,sind:

Oberfläche	Krümmung	Dicke	Glas-Kode	Durchmesser e	t	6879 3.44245438
Gegenstand	0	OO			1 In,	7047 10.16993648
12	-0.00428402	-51.549234		82.	f in»	7363
14	-0.00427811	74.807420		43.		6913
30	0.02167966	0.551891	446673	16.	5468
32	0.01063283	0.004572		16.	3718
34	0.02305733	0.157480	498651	16.	0398
36	0.03301791	1.445640		16.	4620
Öffnung	0	64.149366		16.
BUd 22	0			13.
Glas-Kode	768.2 m	u 589.3 m	u 486.1m	ucee
446673	1.44188	1.44623	1.45088
498651	1.48318	1.49823	1.50358

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wobei "überfläche" die verschiedenen Überflächen (wie sie in der Figur dargestellt sind) der Spiegel und Linsen betrifft, "Krümmung" den reziproken Wert des Badius auf der Achse jeder überfläche in Zentimeter« "Dicke" den Abstand auf der Achse sswischen einer überfläche und der nächsten unmittelbar darunter angeführten über= fläche in Zentimeter, "Glas-Kode" den Brechungsindex des Glases der Linsen, "Durchmesser" den Aussendurchmesser der verschiedenen Oberflächen in Zentimeter und "e" die Exzentrizität der Spiegel. Dieses Beispiel ist in der Beugung auf das gesamte flache Gesichtsfeld von 3 für die volle Öffnung von f/4, 0 beschränkt. Dieses Beispiel soll zeigen, wie die Erfindung zur Herstellung eines Sy steme hoher Auflösung verwendet werden kann« es soll den Umfang der Erfindung nicht einschränken.

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Claims

stsv'^l:w^^^^^^^^^ i

Patentansprüche

y/ Optisches System aus Linsen und Spiegeln, dadurch gekennzeich· net, dass es aus einem ersten kegelschnittförmigen Spiegel mit einem Loch besteht, ferner aus einem zweiten kegelschnittförmigen

Spiegel, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des ersten hyperbolischen Spiegels ist und dessen Krümmungsradius am Scheitel gleich dem Krümmungsradius des ersten Spiegele ist, wobei der zweite Spiegel In Bezug auf den ersten Spiegel so angeordnet ist, dass die Spiegel eine gemeinsame geometrische Achse und einen gemeinsamen geometrischen Bezugspunkt haben, wobei die Spiegel auf der gemeinsamen Achse so angeordnet sind, dass ein Lichtstrahl vom ersten Spiegel zum zweiten Spiegel reflektiert werden kann und aus einem System von zwei oder mehr Linsen, im wesentlichen ohne Vergrößerung zur Korrektur des Koma des ersten und des zweiten Spiegels, das in einem geometrischen Bezugspunkt des zweiten Spiegels angeordnet ist, so dass ein Lichtstrahl vom zweiten Spiegel durch die Linsen geht, so dass das kombinierte System aus Spiegeln und Linsen von sich aus frei von Astigmatismus ist und in Bezug auf Bildfeldwölbung, sphärische Aberration und Koma korrigiert ist.

2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet.

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dass das Verhältnis der Exzentrizität des ersten kegelychnittförnii- · gen Spiegels zur Exzentrizität des zweiten kegelschnittförini^en Spiegels derart 1st, dass die Spiegel in Bezug auf sphärische Aberration korrigiert sind und die Radien der Oberflächen der Linsen derart sind, dass die Spiegel in Bezug auf Koma korrigiert sind.

3. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste kegeischnittfOrmige Spiegel ^hyperbolisch ist.

4. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste kegeis chnittf or mige Spiegel elliptisch ist.

5. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite kegelschnittförmige Spiegel hyperbolisch sind,

6. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Linsen vorhanden sind, die eine Korrektur doppellinse bilden.

7. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dae Verhältnis der Exzentrizität dea ersten zum zweiten Spiegel nach Gleichung (A) der Erläuterung bestimmt wird.

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8. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Linsen vorhanden sind, wobei die vier Krümmungsradien nach den Gleichungen D, E, F, G. H, I und J der Erläuterung bestimmt werden.

S. Optisches System nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizitäten des ersten und des zweiten Spiegels nach Gleichung A der Erläuterung bestimmt werden.

10. Optisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Bildebene in einem Abstand S₃, der durch die Gleichungen L und M der Erläuterung bestimmt wird, vom Bezugspunkt des zweiten Spiegels befindet und dass das Glas der Linse, die dichter am zweiten Spiegel liegt, ein geringeres Zerstreuungsvermögen hat als das Glas der zweiten Linse, wobei das Verhältnis der Zerstreuungsvermögen der Linsen etwa gleich dem Quadrat des Verhältnisses des Abstände jeder Linse von der Bildebene ist.

11. Optisches System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Bildebene im Abstand S_Q, der durch die Gleichungen L und M der Erläuterung bestimmt wird, vom Bezugspunkt des zweiten Spiegels befindet und dass das Glas der Linse, die dichter am zweiten Spiegel liegt, ein geringeres Zerstreuungsvermögen hat

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ala das Glas der zweiten Linse, wobei das Verhältnis der Zerstreuungsvermögen der Linsen etwa gleich dem Quadrat des Verh.a^iisaes des Abstände jeder Linse von der Bildebene ist.

12. Optisches System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Bildebene etwa im Abstand S , der durch die GIe ichungen L und M der Erläuterung bestimmt wird, vom Bezugspunkt des zweiten Spiegele befindet und dass das Glas der Linse, die dichter am zweiten Spiegel liegt, ein geringeres Zerstreuungsvermögen hat als das Glas der zweiten Linse, wobei das Verhältnis der Zerstreuungsvermögen der Linsen etwa gleich dem Quadrat des Verhältnisses des Abstands jeder Linse von der Bildebene ist.

13. Optisches System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung des Systems in einem der Spiegel angeordnet ist.

14. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Spiegel so angeordnet sind, dass sie eine gemeinsame geometrische Achse haben und dass ein Lichtstrahl, der den ersten Spiegel trifft, zum zweiten Spiegel reflektiert werden kann« wobei der Abstand zwischen dem Scheitel des ersten und des zweiten Spiegels, gemessen entlang der gemeinsamen Achse, gleich S₁ ist« das durch die Gleichung B der Erläuterung definiert ist und

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dass das System zwei oder mehr Linsen mit einer Achse enthält, die mit der gemeinsamen Achse zusammenfällt und die so angeordnet sind, dass ein Lichtstrahl« der vom zweiten Spiegel reflektiert wird, durch die Linsen geht, wobei der Abstand zwischen dem Scheitel des zweiten Spiegels und dem Scheitel des ersten Spiegels« gemessen entlang der gemeinsamen Achse, etwa gleich S. ist, das in Gleichung K der Erläuterung definiert ist, so dass die Spiegel von sich aus frei von Astigmatismus sind und in Bezug auf sphärische Aberration und Bildfeldwölbung korrigiert sind und das durch die Spiegel und die Linsen gebildete Bild von sich aus frei von Astigmatismus ist und in Bezug auf sphärische Aberration, Bildfeldwölbung und Koma korrigiert ist.

1ST Optisches System nach Ansprach 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Exzentrizität des ersten kegeischnittförmigen Spiegels zur Exzentrizität des zweiten fcegelschnittförmigen Spiegels derart ist, dass die Spiegel in Bezug auf sphärische Aberration korrigiert sind und die Radien der Oberflächen der Linsen derart sind, dass die Spiegel in Bezug auf Koma korrigiert sind.

16. Optisches System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Linsen vorhanden sind, die eine Korrekturdoppellinse bilden.

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17. Optisches System nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Exzentrizität des ersten zum zweiten Spiegel nach Gleichung A der Erläuterung bestimmt wird.

18. Optisches System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Linsen vorhanden sind, deren Vier Krümmungsradien etwa nach den Gleichungen D, B, F, G, H^ I und J der Erläuterung bestimmt werden.

19. Optisches System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizitäten des ersten und dee zweiten Spiegele nach Gleichung A der Erläuterung bestimmt werden.

20. Optisches System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

dass es eine Bildebene etwa im Abstand S₄ der durch die Gleichung

«j

gen L und M der Erläuterung bestimmt wird, von einem Bezugspunkt des zweiten Spiegels aufweist, und dass das Glas der Linse, die dichter an dem zweiten Spiegel liegt, ein höheres Zeretreuungsvermögen hat als das Glas der zweiten Linsen, wobei das Verhältnis der Zeratreuungsvermögen etwa gleich dem Quadrat des Verhältnisses des Abstands jeder Linse von der Bildebene ist.

21. Optisches System nach Anspruch 18« dadurch gekennzeichnet.

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dass sich eine Bildebene in einem Abstand S„, der durch die Glei-

chungen L und M der Erläuterung bestimmt werden, vom Bezugspunkt des zweiten Spiegels befindet, und dass das Glas der Linse, die dichter am zweiten Spiegel liegt, ein geringeres Zerstreuungsvermögen hat als das Glas der zweiten Linse, wobei das Verhältnis der Zerstreuungsvermögen der Linsen etwa gleich dem Quadrat des Verhältnisses des Abstands jeder Linse von der Bildebene ist.

22. Optisches System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Bildebene in einem Abstand S₃, der durch die Gleichungen L und M der Erläuterung bestimmt ist, vom Bezugspunkt des zweiten Spiegels befindet, und dass das Glas der Linse, die dichter am zweiten Spiegel liegt, ein geringeres Zeratreuungsvermögen als das Glas der zweiten Linse hat« wobei das Verhältnis der Zerstreuungevermögen der Linsen etwa gleich dem Quadrat des Verhältnisses dee Abstands jeder Linse von der Bildebene ist.

-23. Optisches. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung des Systems in einem, der Spiegel angeordnet ist.

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