DE709243C - Optisches System - Google Patents

Optisches System

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DE709243C
DE709243C DEB177121D DEB0177121D DE709243C DE 709243 C DE709243 C DE 709243C DE B177121 D DEB177121 D DE B177121D DE B0177121 D DEB0177121 D DE B0177121D DE 709243 C DE709243 C DE 709243C
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DE
Germany
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image
lens
optical system
concentric
refractive
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Expired
Application number
DEB177121D
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English (en)
Inventor
Dr Johannes Fluegge
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BUSCH EMIL AG OPTISCHE IND
Original Assignee
BUSCH EMIL AG OPTISCHE IND
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0856Catadioptric systems comprising a refractive element with a reflective surface, the reflection taking place inside the element, e.g. Mangin mirrors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0852Catadioptric systems having a field corrector only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

  • Optisches System Es ist bekannt, daß die Herbeiführung der anastigmatischen Bildfeldebnung auf um so größere Schwierigkeiten stößt, je lichtstärker das betreffende optische System ist.
  • Man hat nun den Vorschlag gemacht, von dem sonst üblichen Verfahren der Fehlerverbesserung durch sogenannte Simultankorrektion abzu-ehen und die Behebung ge-ZD 23 lb wisser Fehler, insbesondere der astigmatischen, in eine getrennte Linsenfolge zu verlegen. Dieser Weg ist praktisch beschritten worden, indem man ein hinsichtlich des Öff- nungsfehlers und der Erfüllung der Sinusbedingung korrigiertes Objektiv hoher Lichtstärke mit einer Zerstreuungslinse verband, die sich in der Nähe «der Brennebene des Objektivs befindet und als Korrektionslinse unter dem Namen Smythsche Linse schon seit langem bekannt ist. Diese wirkt zufolge ihrer Lage nahe der Brennebene des eigentz> lichen Objektivs auf den Öffnungsfehler so gut wie gar nicht ein, bei geeigneter Form aber kann sie gemäß der Theorie der Bildfehler 3. Ordnung sehr wohl eine anastigmatische Bildfeldebnung herbeiführen, wenn bei behobenem Astigmatismus die Bildschalen des Objektivs ihre Hohlung dem einfallenden Licht zukehren.
  • Liegen jedoch die'Bildschalen anders herum, kehren sie also dem einfallenden Licht die erhabene Seite zu, so würde die Smythsche Linse die Bildrandfehler noch verschlechtern.
  • Ein solches Verhalten der astigmatischen Bildschalen ist bei einigen Linsenfolgen festzustellen, z.B. bei gewissen lichtstarkenDreilinsern nach dem Cooke-Typ. Es tritt vorzugsweise bei sammelnden Systemen auf, die eine spiegelnde Fläche enthalten (Linsenspieue t' 1), deren Vorzug es aber ist, daß sie sich noch für Öffnungen aplanatisch korrigieren lassen, die bei einer reinen Linsenfolge unmöglich wären oder eine solche Zahl brechender Flächen erfordern würden, daß der erreichbare Lichtgewinn durch Reflexionsver-Inste wieder aufgehoben würde.
  • Die Erfindung geht von einem optischen System aus, das in bekannter Weise mit mindestens zwei brechenden Flächen versehen ist, von denen wenigstens eine praktisch konzentrisch zum axialen Bildpunkt liegt, so daß die sich im axialen Bildpunkt vereinigenden Strahlen diese Fläche senkrecht durchsetzen. Erfindungsgemäß wird die Lage der konzentrischen Fläche oder Flächen im System derart gewählt, daß die beiden astiginatischen Bildschalen ganz oder annähernd zusammenfallen. Praktisch wird hierdurch weder der Korrektionszustand- des Öffnungsfehlers und des Sinu.3bedingl-,#iigsf,--hlers noch die Bild-Z, n weite seitlicher Bildpunkte in den sagittalen Büscheln beeinflußt. Es läßt sich nämlich beweisen, daß beispielsweise ein ebeties, achsensenkrechtes Objekt OC gemäß Abb. i der Zeichnung, welches im Krümmungsmittelpunkt C einer brechenden sphärischen Fläche steht, durch die sagittaleil Büschel wieder in der achsensenkrechten Ebene durch den Krümmungsmittelpunkt scharf abgebildet wird. Zielt demnach ein einfallender Strahl nach einem Objektpunkt 0, der in einer durch den Kugelmittelpunkt C gelegten achsensenkrechten Ebene liegt, so durchstößt der ge- brochene Strahl diese Ebene bei Ost, wo der sagittale Bildpunkt des eben betrachteten Strahles ist, denn man braucht sich nur die ganze Figur um die Achse 0 C rotierend zu denken, uni zu erkennen, daß alle auf der durch die Rotation des gebrochenen Strahles entstehenden Kegelfläche liegenden Strahlen sich in 0,' vereinigen müssen.
  • In den meridionalen Büscheln hingegen wird das ebene Objekt nicht mehr in einer Ebene abgebildet, sondern in einer mehr oder weniger durchgebogenen Bildschale 0",'C. Der als R bezeichnete Krümmungshalbmesser im Scheitelpunkt der nieridionalen Bildschale ist proportional dem Krüminungshalbmesser r der brechenden Fläche, und es ist Wenn nun die Flächen des optischen Sy- stems, die der erfindungsgemäß angeordneten kon7entrischen brechenden Fläche vorangehen, einen solchen astigmatischen Korrel,-tionszustapd ergeben, daß die sagittale Bildschale bereits praktisch genügend geebnet ist, während die meridionale Schale eine Durchbiegung aufweist, die nach derselben Seite Z, L' hin konvex ist, nach der von der brechenden Fläche aus das Mittel mit der höheren Brechungszahl liegt (Abb. 2a und 2b), SO gelingt es bei passender Wahl des Krümmungshalbmessers der konzentrischen Fläche, die nieridionale Bildschale praktisch zu ebnen, w ihrend ä die sagittale, nahezu ebene Bildfläche praktisch unverändert bleibt. Durch die beschriebene Maßnahme kann man also ein optisches System so korrigieren, daß anastiginatischeBildfeldebnungzustandekommt, ohne daß, wie schon oben angedeutet, die Korrektion von Öffnungsfehler und Fehler gegen die Sinusbedingung durch die erfindungsgemäß angeordnete konzentrische brechende Fläche beeinträchtigt wird.
  • Was hier für den besonderen Fall einer astigmatischen Korrektion bei schon ebener sagittaler Bildschale näher ausgeführt wurde, läßt sich sinngemäß auf den Fall verallgerneinern, daß die sagittale Bildschale gewölbt ist und die nieridionale Schale unter gleicher Wölbung mit ihr zusammengelegt wird. Dabei spielt es keine Rolle, wieviel brechende oder spiegelnde Flächen noch auf die konzentrische brechende Fläche bis zum endgültigen Bilde folgen. vielmehr kommt es nur darauf an, die Krümmung der konzentrischen Fläche so zu wählen, daß die astigmatischen Schalen im endgültigen Bilde zusammenfallen.
  • Von besonderer Bedeutung ist die beschriebene Erfindung für Systeme sehr hoher Apertur, insbesondere der oben schon kurz erwähnten Linsenspiegelsysteme mit nurnerischen Aperturen bis über 0,4. Ist z. B. ein aplanatischer Linsenspiegel hinsichtlich des Öffnungsfehlers und Fehlers gegen die Sinusbedingung korrigiert, der astigniatische Korrektionszustand hingegen derart, daß die nieridionale und die sagittale Bildfläche nach entgegengesetzten Seiten der durch den axialen Bildpunkt gelegten Ebene durchgebogen sind, und ist hierbei gemäß Abb.3 die sagittale Bildschale zum einfallenden Licht.konvex, die meridionale Bildschale zum einfallenden Licht konkav, so werden bei größeren Bildwinkeln die Durchmesser der nahezu kreisförmigen Zerstreuungsscheiben so beträchtlich, (laß ein solcher aplanatischer Linsenspiegel nur innerhalb kleiner Bildfelder brauchbar ist, die um so kleiner sind, je höhere relative Öffnungen ausgenutzt werden sollen. Man kann jedoch z. B. durch Hinzufügung eines aplanatischen Meniskus von passender Brennweite den astigmatischen Korrektionszustand ohne Verschlechterung der Aplanasie derart abändern, daß die sagittale Bildschale praktisch geebnet wird, wodurch dann allerdings die meridionale Bildschale zum einfallenden Licht sehr stark konkav wird (Abb. 4). Dieses System läßt sich astigmatisch dadurch korrigieren, daß eine hinter dem aplanatischen Meniskus angeordnete zum Brennpunkt konzentrische brechende Fläche, die einer plankonvexen Halbkugellinse, deren Grundfläche mit der Brennebene des Systems zusammenfällt, angehören kann, gemäß der Erfindung so durchgebogen wird, daß. sich die meridionale Bildschale gleichfalls ebnet und somit die gewünschte anastigmatische Bildfeldebnung erzielt wird (Abb. 5), wobei wiederum der aplanatische Korrektionszustand in keiner Weise beeinträchtigt wird.
  • Man kann noch kleine Restfehler dadurch korrigieren, daß man von der Konzentrizität der Konvexfläche der halbkugelförmigen Linse um ein geringes abweicht. In dem nachstehenden Zahlenbeispiel und Abb. 6 ist ein der Erfindung entsprechendes aplanatisches, anastigmatisches und achromatisches Linsenspiegelsystem dargestellt, welches bei einem Öffnungsverhältnis der Randstrahlen von F : o,6 nicht nur eine über die ganze öffnung praktisch zonenfehlerfreie Korrektion des öffnungsfehlers und des Fehlers gegen die Sinusbedingung besitzt, sondern auch innerhalb eines Bildwinkels vom 17' gegen die Achse anastigmatische Bildfeldebnung aufweist. Linsenspiegelsystem f = ioo nirn.
    + 340 (Spiegelfläche)
    d, = 26 nd 1,61,7 v = 54
    r-2 = - 1271
    d., = 8 ni 1,518 v = 59
    r, = + 168
    d? 41
    y4=: + 66
    d4 14 1,5,8 v 59
    + 96
    -ro + 55 ds 41
    d,3 55 nd:z--z 1,518 V 59
    'Y7 W

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Optisches System, das mindestens zwei brechende Flächen enthält, von denen wenigstens eine praktisch konzentrisch zum axialen Bildpunkt liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der konzentrischen Fläche oder Flächen im System derart ist, daß die beiden astigmatischen Bildschalen ganz oder annähernd zusammenfallen.
  2. 2. Optisches System nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß es eine sammelnde Spiegelfläche, z. B. einen Linsenspiegel, enthält.
DEB177121D 1937-01-26 1937-01-26 Optisches System Expired DE709243C (de)

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DEB177121D DE709243C (de) 1937-01-26 1937-01-26 Optisches System

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DEB177121D DE709243C (de) 1937-01-26 1937-01-26 Optisches System

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DE709243C true DE709243C (de) 1941-08-11

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ID=7008119

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DEB177121D Expired DE709243C (de) 1937-01-26 1937-01-26 Optisches System

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DE (1) DE709243C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2656761A (en) * 1949-10-11 1953-10-27 Optische Ind De Oude Delft Nv Large-aperature optical system comprising two reflecting and refracting spherical suraces in axial alignment
US3994573A (en) * 1974-02-26 1976-11-30 Canon Kabushiki Kaisha High aperture catoptric system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2656761A (en) * 1949-10-11 1953-10-27 Optische Ind De Oude Delft Nv Large-aperature optical system comprising two reflecting and refracting spherical suraces in axial alignment
US3994573A (en) * 1974-02-26 1976-11-30 Canon Kabushiki Kaisha High aperture catoptric system

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