DE246761C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES MM

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Panorama-Instrument mit Ringspiegellinse und bezweckt eine solche Ausgestaltung des Instrumentes, daß möglichst vollkommene Bilder 5 ohne wesentliche Aberrationsfehler und astigmatische Fehler bei einfacher Gestaltung der optischen Bestandteile des Instrumentes erhalten werden.

Die Erfindungszwecke werden dadurch erreicht, daß die Ringspiegelfläche der Linse so ausgebildet wird, daß sie im Meridianschnitt von einem Ellipsenbogen gebildet wird, wel-' eher mit der äußeren Begrenzungsfläche der Ringlinse so zusammenwirkt, daß der Objektpunkt im Meridianschnitt von der äußeren Linsenfläche in dem einen Brennpunkt der Ellipse abgebildet wird, deren Bogen die Erzeugende der Ringspiegelfläche abgibt. Durch passende Wahl und Orientierung des Ellipsenbogens und der äußeren Ringlinsenfläche kann erreicht werden, daß der Objektpunkt wesentlich aberrationsfrei und ohne Astigmatismus in dem zweiten Brennpunkt der Ellipse abgebildet wird, deren erster Brennpunkt mit der Abbildung des Objektpunktes durch die äußere ' Linsenfläche zusammenfällt.
' Die Erfindung ist auf der beiliegenden Zeich-[nung veranschaulicht.

j Fig. ι veranschaulicht in einem Meridian- : schnitt ein Beispiel der Ringspiegellinse, welches den Bedingungen der Erfindung genügt, während Fig. 2 eine schematische Darstellung eines der Erfindung gemäß konstruierten Panorama-Instrumentes zeigt.
Die Ringspiegellinse gemäß Fig. 1 wird von zwei brechenden Flächen 1, 2 und einer spiegelnden Ringfläche 3 begrenzt. Bei der auf der Zeichnung dargestellten Linse ist angenommen, daß die brechenden Flächen 1, 2 von Kugelflächen gebildet werden. Im speziellen geht hier die Fläche 2 in eine Planfläche über. Mit 4 ist der Bildpunkt eines fernen Objektes bezeichnet, in welchem dasselbe durch die Linseneintrittsfläche 1 abgebildet wird. Dieser Punkt fällt mit einem Brennpunkt der Ellipse zusammen, von welcher die Spiegelkurve 3 einen Abschnitt bildet. Der zweite Brennpunkt dieser Ellipse liegt im Punkt 5, und zwar derart in der Meridianebene orientiert, daß der Punkt 4 in ihm von der Spiegelfläche 3 wesentlich aberrationsfrei, frei von Astigmatismus und frei von Verzerrung abgebildet ist.

Die Aufhebung des Astigmatismus geschieht durch Erfüllung der bekannten Bedingung, daß das Verhältnis der Krümmungsradien im sagittalen und meridionalen Schnitt gleich dem Quadrate des Cosinus des Einfallswinkels ist.

Unter verzerrungsfreier Abbildung wird hier eine solche verstanden, bei der zwei gleich große, zueinander und zu dem Hauptstrahl im ν Objektraum senkrechte Linienelemente einander gleich groß abgebildet werden.

Die Ellipsenkurve 3 kann unter Erfüllung der Korrektionsbedingungen der aberrationsfreien, anastigmatischen und verzerrungsfreien Abbildung rechnerisch ermittelt werden, sobald der Punkt 4 als der eine Brennpunkt der Ellipse gegeben ist. Die Bedingung der anastigmatischen und von Verzerrung freien 70·

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Abbildung des Punktes 4 mittels eines Elementes der Fläche 3 an der Durchdringungsstelle mit dem vom fernen Objekt nach dem Punkt 4 gehenden Hauptstrahle bestimmt nach bekannten Regeln die Neigung und den ' Krümmungsradius des Elementes der Fläche 3 ' an dieser Durchdringungsstelle. Die Bedingung der aberrationsfreien Abbildung im Meridianschnitt ergibt außerdem für die Gestalt

der Erzeugenden die Vorschrift, daß dieselbe ein· Ellipsenbogen ist. Damit ist aber der die Ringspiegelfläche erzeugende Ellipsenbogen vollständig bestimmt.

Beispielsweise ergibt sich unter Voraus-

setzung der Kugelgestalt der Linsenfläche 1 eines Kugelradius R = 5 cm und eines Brechungsindex für das zur Verwendung kommende Glas von » = 1,516, der Abstand des Punktes 4 von dem Schnittpunkt des von einem

ao fernen Objekt herkommenden Zentralstrahles mit der Kugelfläche izu« = 14,69 cm. Wird ferner mit Rücksicht auf die Festigkeit der Ringlinse der Abstand b des Durchdringungspunktes des vom fernen Objekt kommenden

Hauptstrahles mit der Ringspiegelfläche 3 von seinem Durchdringungspunkt mit der Kugelfläche ι zu b = 1,5 cm angenommen, so ergibt die Rechnung als Neigung für das Element der Fläche 3 einen Winkel von 45 ° gegen die

Rotationsachse und als Krümmungsradius r eine Länge von 9,9 cm. Nach bekannten Gesetzen der analytischen Geometrie kann bei Bekanntsein des einen Brennpunktes 4 einer Ellipse und des Krümmungsradius an einem

Ellipsenpunkt der zweite Brennpunkt bzw. die Ellipsenkurve konstruiert werden, so daß hierT nach die elliptische Meridianschnittkurve 3 gegeben ist. Die Ellipse, von welcher der Bogen 3 ein Element bildet, liegt, wie die Zeich-

nung erkennen läßt, mit Bezug auf die Ringlinsenachse so, daß die Ellipsenachse die letztgenannte Achse schiefwinklig schneidet.

Um den durch die beschriebene Gestaltung der Ringspiegelfläche 3 erzielten Stigmatismus

beim Durchgange der Strahlen durch die Fläche 2 nicht wieder einzubüßen, wird die letztere als Kugelfläche ausgebildet, wobei der Mittelpunkt der Kugel im Schnittpunkt des austretenden Hauptstrahles mit der Rotations-

achse der Linse liegt. Im Beispiel der Fig. 1 muß aus diesem Grunde die Fläche 2 eine Planfläche werden, weil hier die Hauptstrahlen achsenparallel austreten.

Die Ausbildung der Spiegelringfläche als

Rotationsfläche, deren Erzeugende von einem Ellipsenbogen gebildet wird, bietet, abgesehen von der Möglichkeit der Erzielung einer gleichzeitig aberrationsfreien, stigmatischen und verzerrungsfreien Abbildung den Vorteil einer technisch verhältnismäßig bequemen Herstellung unter Verwendung der bekannten Ellipsenlenker, welche für Rotationsflächen, deren Erzeugende von anderen Kegelschnittkurven gebildet werden, nicht in dem Maße besteht.

Fig. 2 veranschaulicht ein unter Benutzung der oben erläuterten Erfindungsgrundsätze konstruiertes Panorama-Instrument.

Die Ringspiegellinse des Instrumentes ist mit 6 bezeichnet. Mit 7 sind zwei Linsen bezeichnet, welche die von der Bildebene der Ringspiegellinse 6 divergent herkommenden Strahlen konvergierend nach der zweiten Bildebene des Instrumentes werfen, so daß sie sich dort vor dem Okular 8 wieder zu Bildpunkten vereinigen. Mit 9 ist ein Ablenkungsprisma bezeichnet.

Die von einem Objekt, welches an einem beliebigen Punkt des Horizontes liegt, herkommenden Strahlen werden beim Durchgange durch die Ringspiegellinse 6 infolge der Reflexion an der Ringspiegelfläche 3 so nach unten reflektiert, daß sie aus einer Bildebene

10 herzukommen scheinen. Die zweite Bildebene, in welcher das Bild durch das Okular 8 beobachtet wird, ist mit 11 bezeichnet. Wenn der Ringspiegelfläche 3 die oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 näher erläuterte Gestalt gegeben wird, so erfolgt in der Bildebene ■

11 eine wesentlich aberrationsfreie und verzerrungsfreie Abbildung.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Panorama-Instrument mit Ringspiegel-

'■■'. linse, dadurch gekennzeichnet, daß der Meridianschnitt der Ringspiegelfläche von . _s dem Bogen einer Ellipse gebildet wird, ■ deren einer Brennpunkt (4) mit dem von _: der Linseneintrittsfläche erzeugten BiId-' punkt des Objektpunktes zusammenfällt.

2. Panorama-Instrument nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlinseneintrittsfläche (1) aus einer aberrationsfreien (sog. Cartesianischen Fläche) gebildet ist, deren aberrationsfreier Bildpunkt im Meridianschnitt mit dem Ellipsenbrennpunkt (4) zusammenfällt.

3. Panorama-Instrument nach Anspruch i, ; dadurch gekennzeichnet, daß die Ellipse, deren Bogen die Erzeugende der Ring-Spiegelfläche bildet, so gewählt ist, daß ·; der in dem einen Ellipsenbrennpunkt abgebildete Objektpunkt im zweiten Brennpunkt nicht nur aberrationsfrei, sondern auch wesentlich frei von Astigmatismus und Verzerrung abgebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.