-
Optisches System zur prismatischen Strahlenablenkung Die Erfindung
betrifft ein als optisches Mikrometer oder als Element eines optischen Mikrometers
dienendes System zur prismatischen Strahlenablenkung, welches aus zwei hintereinander
angeordneten Glaskeilen besteht und bei dem in der als Ablenkungsebene geltenden
Ebene des Hauptschnittes die Ablenkung ihren Totalwert besitzt, während dieselbe
in der senkrecht zum Hauptschnitt liegenden Ebene gleich Null ist.
-
Es sind bereits zwei getrennt angeordnete Keilelemente aus Gläsern
gleicher Brechzahl als optische Mikrometer (Boscovich-Keil) vorgeschlagen worden,
die zur Erzielung einer Meßstrahlenablenkung entgegengesetzt zueinander verdreht
werden. Einzelnstehende Keilelemente für die Strahlenablenkung sind derart ausgebildet,
daß die Strahlen-Eintritts- bzw. -Austrittsflächen einen gewissen Keilwinkel einschließen.
-
Ferner hat man bereits hohle Doppelprismen mit gleichen brechenden
Winkeln so aneinandergefügt, daß die Eintritts- und Austrittsflächen streng parallel
sind. Solche Doppelprismen dienen zur Messung der Brechzahl eines Mediums und wurden
mit diesem und einem Vergleichsmedium angefüllt.
-
Gegenüber diesen vorbekannten prismatischen Ablenkungssystemen aus
zwei Keilelementen besteht das Neue der Erfindung darin, daß die beiden Prisineukeile
mit ihren schrägen Keilflächen derart aneinandergefügt sind, daß sie im wesentlichen
eine planparallele Platte bilden und dabei ferner aus
Gläsern bestehen,
deren Brechzahlenuntersehied größer ist als 0,o25.
-
Das neue Ablenkungssystem bietet gegenüber den bekannten Systemen
dieser Art sehr bedeutsame technische und wirl:ungsniäßige Vorteile, die im Verlaufe
der Beschreibung noch ausführlich behandelt werden.
-
Abb. i bis 3 der Zeichnung zeigen bislierige Ablenkanordnungen in
beispielsweisem Aufbau.
-
Der Prisinenkeil h ist in einer äußeren hülsenartigen Fassung F eingebaut,
wobei eine ringartig ausgebildete Ansatzfläche als Widerlager Il.- zur Halterung
herangezogen wird.
-
Bei dein gleichschenkligen Keil K gemäß Mbli. i, dessen Keilwinkel
gleich z und dessen Ablenkung gleich o sein möge. ist auf der einen Seite ein Zwischenring
R1 zur Ausgleichung des Prismenfußgegenwinkels />i und auf der anderen Seite ein
Ring R_ zur Ausgleichtmg von fi= erforderlich, damit durch Festschrauben des Gegenringes
G die ganze Anordnung inechanischeinwandfrei.gefaß.tist.
-
Bei dem rechtwinklig-ungleiclisehenkligen Keil K der Abb.2 ist,zwar
nur ein schiefer Ring R zur Lagerung erforderlich, der aber dafür eine um so größere
Schiefe /-)' ----= ,l1 -1- ß2 erfordert. Da solche Ahlenl:-keile sehr spannungsempfindlich,
d.li. druckempfindlich sind, ist es offensichtlich, daß bereits bei geringen Abweichungen
zwischen den Auflagewinkeln ß der Ringe R und den Außenwinkeln des Keiles IL die
ordnungsmäßige Lagerung in Frage gestellt ist.
-
Ein bedeutsamer optischer Nachteil der vorbekannten Ablenkkeile wird
aus Abb.3 offenbar. Es ist daraus zu ersehen, daß nicht nur eine Strahlenablenkung
als solche stattfindet, sondern auch außerdem die oberhalb der optischen Achse A-_
1 durchtretenden Strahlen einen geringeren Glasweg 1o durchlaufen als etwa die 'Mittelstrahlen
mit dein Glasweg 7"Z. Noch erheblicher ist die Wegdifferenz bei den unteren Strahlen
mit dein Glasweg L". Da jeder Glasweg eine Bildpunktsverlagerung vom
(für it = 1,5 also
) bedingt, wird also die Fokussierung der seitlichen Bildpunkte in der gleichen
Weise gestört, als ob das zugeordnete Abbildungssystem außer mit Astigniatismus
(als der notwendigen, aber in der Praxis nahezu gar nicht störenden Folge einer
prismatischen Strahlenablenkung) im Hauptschnitt auch noch mit Komafehlern behaftet
wäre.
-
Diese Nachteile der vorbekanaten Einrichtungen werden durch das neue
Abletiksystem nach der Erfindung grundsätzlich vermieden. Gemäß Abb. 4. besteht
dasselbe aus zwei Pristnenkeilen K1 und K_, die aus Gläsern iz und 1ä und deutlich
verschiedener Brechzahl derart zusammengesetzt sind, daß sie eine im wesentlichen
planparallele Platte bilden, d. h. daß ihre Außenflüchen einen Keilwinkel a ::#t;o
einschließen, womit die Beclingung 21 = - a= realisiert ist.
-
Beide Keilelemente sind zweckmäßig durch Atieinandersprengung oder
Verkittung verbunden, damit an der Trennfläche T keine störenden Lichtstreuungen
auftreten können.
-
Nach der Erfindung ist bei senkrechter Inzidenz der eintretenden Strahlen
an der einen Außenfläche die geforderte totale Ab-
lenkungswirkung ö so auf
die beiden Keileleinente zu verteilen, daß jeder Einzelkeil mit einem solchen Keilwinkel
a, bzw. x= im Hauptschnitt versehen ist, daß der Ouotient aus dein Sinus der totalen
Ablenkung 8 und der astigmatischen Brechungsdifferenz -l i 1t. . cos i) an der Trennfläche
7' gleich dem Sinus des Einzelkeilwinkels «l bzw. a= ist.
-
Formelmäßig ausgedrückt wird durch (las neue System nach der Erfindung
die Gleichung
genau oder angenähert realisiert. Die fachübliche Abkürzung der astigmatischen Brechungsdifferenz
lautet ausgeschrieben J (n # cos i) --- ic' # cos i - 1a # cos
i
worin it bzw. ii' die Brechzahl des Glases vor bzw. nach der TrennungsfläclieTundi
i)zw.i' den Einfalls- bzw. Brechungswinkel der Strahlen an eben dieser Fläche bedeuten.
-
Die nachstehenden beiden Zahlenbeispiele veranschaulichen die genauen
Abmessungen des in Abb. a schematisch dargestellten Erfindungsgegenstandes. Die
in dieser Abbildung enthaltenen Bezeichnungen stimmen mit denen der Zahlenbeispiele
überein. Für die Brechzahlen der Gläser wurde die Bezugnahme auf den ordinären,
gelben. Strahl gewählt und dementsprechend das Linienzeichen d angeschrieben.
-
Beispiel i Gläser: )i"1= 1,52682
iza - i,6o8Ri Soll-Totalablenkung
b ^ iö o" # o =%stiginatisclie Brechungsdifferenz _1 = 82,0..1 # 10-3 log
sin b = 7,46373
__ log -1 = 8,91403
10g sin 2i @. 5,54970 "1 'I = 2
`@' i
B ei!sp,ie1 2 Gläser: it"i = 1,54072 zZä.= 1,63854 Soll-Totalablenkung
8 = 10 33' 3'' - 3 Astigmatische Brechungsdifferenz A = 101,275.# 10-3
109 sin Ö = 8,43240 - 109 d = 9,00550
log sin a1 = 9,4269o
171 = 150 3o# 0..
-
Die Vorteile der neuen Systeme liegen in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung,
durch die zunächst bedingt wird, daß sämtliche Strahlen gleicher Neigung beim Eintritt
in die Keilelemente die gleichen Einfallswinkel besitzen und dieselben abgelenkt
aber unter ebenfalls gleichen Ausfallswinkeln verlassen, so daß die prismatische
Seitenabweichung mit ihrer komaähnlichen Auswirkung behoben ist. Weiter 'werden.durch
die achsensenkrechte Stellung der äußeren Glas-Luft-Flächen störende seitliche Nebenbilder,
die von den sonst schiefen Außenflächen hervorgerufen werden können, mit Sicherheit
vermieden.
-
Da die beiden Keilwinkel a1 und a. der Elemente gleich sind, ergibt
sich auch herstellungsmäßig dadurch ein großer Fortschritt, daß beide Keilstücke
auf den gleichen Hilfswerkzeugen in gegebenenfalls den gleichen Arbeitsgängen gefertigt
werden können, womit sich die genaue Übereinstimmung der Keilwinkelbeträge sogar
vollkommen automatisch herbeiführen läßt.
-
Wie Abb. 5 zeigt, läßt sich das neue Ablenksystem auch fassungstechnisch
besonders günstig ausgestalten. Dieses als Teil eines Drehkeilpaares vorgesehene
System kann auf Grund seiner erfindungsgemäßen Form in genau dergleichen Weise gefaßt
werden, wie es für Linsen jeder Art seit jeher gebräuchlich ist. Hierzu liegt das
System mit seiner einen Außenfläche an der ansatzförmigen Widerlage W der Fassung
F an, während an die andere Außenfläcihe eine Facette anzentriert ist, um welche
der gratförmig ausgebildete Endrand der Fassung F vom Fasser umgedrückt wird. Zu
diesem Arbeitsvorgang ist die Fassung mit einem Aufnahmegewinde Aa versehen, welches
gleichzeitig zur Befestigung der ganzen Einrichtung in zugehörige Geräteteile dienen
kann.
-
Die Herbeiführung'der Rotationsbewegung bei der Verwendung des Systems
als Teil eines Drehkeilpaares ist besonders leicht durch eine derartige Ausgestaltung
der Fassung F zu realisieren, daß diese Fassung mit einem ringförmigen Zylinderansatz
versehen wird, in den die Zähne Z so eingefräst werden, daß die Fassung gleichzeitig
als ein antreibbares Zahnrad mit Außenverzahnung dient. Sofern übrigens der Gesamtkeilwinkel
a. nicht genau annulliert ist, sondern einen kleinen endlichen Wert besitzt, kann
bei dieser vorgesehenen Fassungsart trotzdem eine gute zentrische Befestigung erzielt
werden, wenn bei der Herstellung dafür Sorge getragen wird, daß die auf der einen
Außenfläche anzentrierte Facette zentrisch laufend zu der an der Widerlage tY der
Fassung F anliegenden anderen Außenfläche angeschliffen ist.