DE3833246A1 - Apochromat - Google Patents

Description

Die Erfindung ist für vielfältige Aufgaben der optischen Abbildung einsetzbar, insbesondere für Fernrohr- und Kollimatorobjektive.

Bisher bekannte apochromatische Abbildungssysteme bestehen entweder aus Gläsern, z. B. Schwerflinte und sind z. B. in Haferkorn, H., Optik, Berlin 1984, Seite 606 beschrieben oder aus einer Kombination von Gläsern und Kristallen z. B. DD 2 41 142, DE 31 20 276.

Nachteilig ist bei allen bisher bekannten Systemen, daß sie nicht für das gesamte Spektralgebiet vom UV bis in das IR geeignet sind, da Gläser die Transmission sowohl im UV als auch im IR grundsätzlich einschränken.

Lösungen mit großen Spektralbereichen sind mit reinen Spiegelsystemen denkbar, z. B. mit dem klassischen Cassegrain-System (Lit. Haferkorn, H., Optik, Berlin 1984, Seite 607/608).

Diese Systeme haben folgende Nachteile:

• - begrenzte Abbildungsleistung durch Zentralabschattung
• - bei vergleichbarer Abbildungsleistung höhere technologische Aufwände durch
  • · Empfindlichkeit der Spiegelflächen
  • · Zentrierempfindlichkeit
  • · asphärische Flächen
  • · Beschichtung

Auch bei Spiegelsystemen ist der Spektralbereich begrenzt durch die Eigenschaften der Spiegelbeläge. Außerdem sind diese bekannten Systeme nur begrenzt säure- und verwitterungsbeständig.

Die Erfindung hat das Ziel, einen Apochromaten für Abbildungssysteme zu schaffen, der die Nachteile des Standes der Technik beseitigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Apochromaten zu entwickeln, der im Wellenlängenbereich von 250 bis 1000 nm beugungsbegrenzt abbildet.

Diese Aufgabe wird mit einem Apochromaten, bestehend aus einer Dreifachverbundgruppe, deren optische Elemente die Brechkraftfolge "-+-" aufweisen und nachgeordneter Negativlinse, wobei die Positivlinse aus einem Erdalkalifluorid-Kristall besteht, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle weiteren optischen Elemente aus Yttrium-Aluminiumgranat bestehen. Aufgrund der eingesetzten Materialien und der Linsenanordnung ist das System im Wellenlängenbereich von 250 bis 1000 nm einsetzbar und hält hohen Anforderungen hinsichtlich Säure- und Verwitterungs- sowie Klimawechselbeständigkeit stand.

Bei diesem Systemtyp sind Öffnungsfehler und Achromasie prinzipiell korrigierbar. Wegen der hohen Brechzahl des Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) und der großen anomalen Teildispersion der Erdalkalifluoride (BaF₂, CaF₂ oder SrF₂) ist Apochromasie erreichbar, d. h. ein minimiertes sekundäres Spektrum und minimierter Gaußfehler.

Erfindungsgemäß aufgebaute Systeme sind somit für eine Vielzahl von Abbildungsaufgaben einsetzbar, wobei auch extreme klimatische Bedingungen auftreten können.

Die Erfindung wird anhand von drei Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Linsenschnittbild eines erfindungsgemäßen Systems.

Der erfindungsgemäße Apochromat besteht aus Dreifachverbundgruppe V der Brechkraftfolge "-+-" und einer nachgeordneten Negativlinse N.

Die Linsen sind durch ihre Radien r₁-r₆, sowie die Dicken d₁-d₄ gekennzeichnet. Zwischen der Dreifachverbundgruppe V und der nachgeordneten Negativlinse N ist der Luftabstand l₁ und zwischen Negativlinse N und Bildebene BE der Luftabstand l₂. Materialien der Positivlinse in der Verbundgruppe V sind isotrope Erdalkalifluoride, die anderen Linsen sind aus Yttrium-Aluminium-Granat (YAG).

Im folgenden werden als Beispiele drei erfindungsgemäß aufgebaute Systeme durch konkrete Konstruktionsdaten angegeben:

1. Ausführungsbeispiel

2. Ausführungsbeispiel

3. Ausführungsbeispiel

Die genannten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind apochromatische Fernrohrsysteme, die im Wellenlängenbereich von 404-656 nm beugungsbegrenzt abbilden, d. h. die Definitionshelligkeit für drei Wellenlängen in einer Einstellebene beträgt größer 90%.

Da bei den angegebenen Beispielen der Gaußfehler den Spektralbereich begrenzt, in denen der Objektivtyp beugungsbegrenzt abbildet und nicht, wie bei der Verwendung von Glaslinsen üblich, die Materialien, kann das System durch entsprechende Umkorrektion allen Abbildungsaufgaben auch im Wellenlängenbereich von 250 bis 1000 nm gerecht werden. Durch geänderte Korrektionsbedingungen und Auslesegrößen können sich die Radien um ca. 10 bis 20% ändern, analog die freigegebenen Dicken. Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind einsetzbar als Fernrohr- oder Kollimatorobjektive für alle Anwendungen, bei denen ein breiter Spektralbereich benötigt wird. Abwandlungen dieser Systeme mit gleichen Materialkombinationen sind für eine Vielzahl von Abbildungsaufgaben einsetzbar, wobei auch extreme klimatische Bedingungen auftreten können.

Claims (1)

1. Apochromat, bestehend aus einer Dreifachverbundgruppe, deren optische Elemente die Brechkraftfolge "-+-" aufweisen und einer nachgeordneten Negativlinse, wobei die Positivlinse aus einem Erdalkalifluorid-Kristall besteht, daduch gekennzeichnet, daß alle weiteren optischen Elemente aus Yttrium-Aluminium-Granat bestehen.