DE697973C - Optisches System - Google Patents

Description

• Optisches System Die Erfindung betrifft ein optisches System, das aus einem Linsenspiegel und einer unmittelbar vor oder hinter dem Brennpunkt des letzteren angeordneten Feldlinse besteht. Bei einem Linsenspiegel allein, z. B. nach M a n -g in, kann der öfnungsfehler korrigiert werden, jedoch ist es nicht -möglich, gleichzeitig die Sinusbedingung zu erfüllen, weil die Brennweite der Zonen- und Randgebiete des Linsenspiegels stets größer als die der achsennahen Spiegelmitte ist. Wegen dieser Fehler liefert der Linsenspiegel nur innerhalb eines kleinen Bildfeldes eine brauchbare Abbildung. Sobald man größere 'Bildfelder ausnutzen möchte, z. B. für Zwecke des Bildwurfs oder der Bildaufnahme mit sehr hoher Apertur, versagt der einfache Linsenspiegel. Durch zusätzliche Verwendung einer geeigneten Linse, die in der Nähe des Spiegelbrennpunktes steht und deshalb als Feldlinse bezeichnet wird, ist erst die Voraussetzung gegeben, , auch die Sinusbedingu_ ng zu erfüllen, und zwar erfindungsgemäß dadurch, daß die Flächen der Feldlinse Krümmungen erhalten, die in einer zahlenmäßig weiter unten gckenn:-zeichneten Abhängigkeit von der Schnittweite der aus der Spiegelrichtung her einfallenden Strahlen und der Brechungszahl des die Linse bildenden durchsichtigen Stoffes stehen. _ Die Wiikungg der Feldlinse kann lz. B.. darauf beruhen, daß die eine der brechenden Flächen im wesentlichen die Korrektion des Fehlers gegen die Sinusbedingung, kurz Sinusfehler genannt, übernimmt, während die andere Fläche weder an der sphärischen Korrektion noch an der Erfüllung der ,Sinusbedingung etwas ändert,-sei es, Weil sie zu den Bildpunkten konzentrisch oder aplanätisch ist, sei es, weil sie so nahe dem Bildpunkt steht, daß sie praktisch wirkungslos ist.
• Die Feldlinse kann aber auch so gestaltet sein, daß beide Flächen an der Korrektion des Sinusfehlers beteiligt sind. ' Geringe Beeinträchtigungen der sphärischen Korrektion können zudem durch entsprechende Durchbiegürig des Linsenspiegels ohne weiteres wieder aufgehoben werden. Welcher Art eine Linsenfläche sein muß, um den Sinusfehler des Linsenspiegels zu vermindern oder zu beheben, geht aus folgender Betrachtung hervor.
• In den bildseitigen Strahlengang des Linsenspiegels (Abb. i der Zeichnung) nahe dem Brennpunkt denke man sich eine brechende Fläche mit dem Krümmungshalbmesser r so eingeführt, daß die in sie einfallenden Strahlen die Schnittweite s haben: Die Brechungszahlen der Medien beiderseits der Fläche seien n und n'. Zu verschiedenen Beträgen von also z. B. zu verschiedenen Werten von s beikonstantem r, kann man nun- den- Sinusfehlerhinter dieser Fläche, ausgedrückt als Differenz der Brennweiten des Randstrahles (f') und des achseimahen Strahles (j`); ausrechnen. D-e Ergebnisse solcher Berechnung für einen gegebenen Linsenspiegel sind in Abb. 2 graphisch dargestellt. Dort sind als Abszisse, 2000. als Ordinate aufgetragen. Wie .man sieht, ergibt sich eine . Schar von Kurven 3. Grades mit als-Parameter. Wie ohne weiteres einzusehen ist, schneiden sich sämtliche Kurven bei - o und - z. Dabei ist das Ordinatenmaß dieser gemeinsamen Schnittpunkte natürlich gleich dem Betrage des Sinusfehlers des Linsenspiegels, in der Darstellung der Abb.2 gleich der Höhe der horizontalen Linie A über der Abszisse. Denselben Sinusfehler, also den gleichen Ordinatenwert. haben die Kurven für «Teil dieser Punkt ein sog. aplanatischer Punkt ist. Daß die Schnittpunkte in der Abb. 2 nicht absolut eindeutig sind, liegt an dem Einfluß der Abweichungen höherer Ordnung des zugrunde gelegten Beispiels, ist aber für die Wirkungsweis:e; der Feldlinse praktisch belanglos.
• Der Sinusfehler vermindert sich merklich oder verschwindet für solche Werte von bei denen die Kurven der graphischen Darstellung genügend tiefe Minima und Nullstellen durchlaufen, d. h.

  i. bei n < sä für- a) s -_ + o,a bis _+ ö,8 '

  r

  oder b) Y - 4 @-# -f- z# bis. -3- 5 (n 2) ,

  z. bei n > n' für a) Y = -f- i;2 bis + 1,5

  öder b) y 0,08 n, - 2,5) bis 0,30 n, - 2,5) .

  Wendet man diese allgemeine -Erkenntnis auf den praktischen Fall einer einfachen frei stehenden Feldlinse aus einem-Mittel mit der Brechungszahl tt an, so formulieren sich die angegebenen Beziehungen für folgendermaßen: i. an der dem Linsenspiegel zugekehrten Fläche: 2. an der dem Linsenspiegel abgewandten Fläche: -- Einige Ausführungsbeispiele zu Fall i mögen die vorangegangenen Ergebnisse yeranschauliehen. Sie sollen für einen Manginspiegel von i m Brennweite und mit der relativen Öffnung i : 1,6 gelten, der für diese Öffnung sphärisch korrigiert ist. Die Schnittweite des Spiegelbrennpunktes sei ggo mm. Die vordere Fläche der Feldlinse habe den Abstand A vom Spiegel:

  i. Beispiel (Abb. 3)

  A=95o, d. h.s.-+40

  Y1 - + 108

  d = 54 @t = 1@7 5

  r2 = 0o.

  2. Beispiel (Abb. 4)

  A = 95o, d. h. s = -j- 40

  r1 = -4- 1o8

  d = 5 jt = 175

  r2 - + 50.

  3. Beispiel (Abb. 5)

  A = 95o, d. h. s = -(- 40

  i'1 = + 108

  d = 5 11 = 1,75

  r2 = -f- 3 i,8.

  q. Beispiel (Abb. 6)

  102o, d. h. s = - 3o

  n = - 81 '

  d = io n = 475

  r2 = - 51.

  In dem i. Beispiel hat die Feldlinse als hintere,Eäche,eine Planfläche, die innächster Nähe 'des Bildpunktes steht. Im z. Beispiel ist die hintere Fläche zum Bildpunkt konzentrisch, im 3. Beispiel aplanatisch.
• Im q.. Beispiel steht die Feldlinse hinter dem Spiegelbrennpunkt und bildet ihn virtuell ab; ein solcher Fall kann praktisch bedeutend sein, wenn weitere optische Systeme folgen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Optisches System,' das aus einem Linsenspiegel und einer unmittelbar vor oder hinter dessen Brennpunkt angeordneten Feldlinse besteht, gekennzeichnet durch die Erfüllung mindestens eines der folgenden Merkmale a) die dem Linsenspiegel zugekehrte Fläche der aus einem durchsichtigen Stoff von der Brechungszahl n bestehenden Feldlinse hat einen Krümmungsradius Y, der zu der auf diese Fläche bezogenen Schnittweise s der aus der Spiegelrichtung her einfallenden Strahlen in einem der folgenden Verhältnisse steht: b.) die dem Linsenspiegel abgewandt Fläche der Feldlinse hat .einen Kriim: mungsradius r, der zu der auf diese Fläche bezogenen Schnittweites der aus der Spiegelrichtung her einfallenden Strahlen in einem der folgenden Verhältnisse steht: