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Optisches, sphärisch, chromatisch, komatisch, astigmatisch und auf
Verzeichnung korrigiertes Projektionssystem Die bisher bekannten Projektionsobjektive
weisen trotz .des für Projektionszwecke verhältnismäßig kleinen benötigten Bildwinkels
ein relativ kleines Öffnungsverhältnis auf und konnten bisher für größere Öffnungsverhältnisse
nicht ausreichend: korrigiert wenden. Auch die übrigen bekannten, vorwiegend nach
dem Petzvaltyp gebauten Projektionssysteme sind trotz des benötigten relativ kleinen
Bildwinkels nur bis zu einem begrenzten Öffnungsverhältnis korrigierbar, weil bei
ihnen auch bei Verwendung moderner Gläser bei korrigiertem Astigmatismus die Bildfeldwölbung
nur im übertragenen Sinn behoben werden kann, wobei eine beträchtliche astigmatische
Differenz der beiden Bildschalen in Kauf genommen werden muß.
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Bei Projektionssystemen gemäß vorliegender Erfindung lassen sich diese
Korrekturen vornehmen, und zwar auch bei größeren relativen Öffnungen; -dieses Projektionssystem
zeichnet sich dadurch aus, daß es aus nvei gemeinsam zur Korrektur des Gesamtsystems
beitragenden, durch Luft getrennten Systemteilen besteht, von denen der schirmbildseitig
liegende vordere Teil aus mindestens zwei Linsen besteht und von denen der objektseitig
gelegene hintere Teil aus einer chromatisch korrigierten Triplettform besteht, und
daß die objektseitige Hauptebene des vorderen Teils sich mindestens annähernd in
der schirmbildseitigen Brennebene des hinteren Teils befindet, so daß der vordere
Teil im wesentlichen die objektseitige Schnittweite und die Apertur des Gesamtsystems
und der hintere Teil im wesentlichen die Brennweite des Gesamtsystems bestimmt.
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Die hierbei dem hinteren, objektseitigen System in achsenparalleler
oder annähernd achsenparalleler Richtung zugeführten Hauptstrahlen der objektseitigen
Beleuchtungsbüschel werden infolge
der vorbeschriebenen optischen
Anordnung im objektseitigen Systemteil aus ihrer ursprünglichen Richtung in Richtung
zur Achse, also in konvergierender Richtung so .abgelenkt, daß sie sich mit der
optischen Achse mindestens annähernd in der ,dem zu projizierenden Objekt zugewandten
Hauptebene des, schirmbildseitigen Systemteils schneiden, wobei es ohne Beeinträchtigung
der Korrektur möglich ist, die Linsen des objektseitiger Teils im Durchmesser so
groß zu halten, daß: eine störende Aperturverringerung nach dem Bildrand bzw. in
,den Bildecken, vermieden wird oder auch in den Bildecken die volle Apertur wie
in der Bildmitte erzielt wird.
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Es hat sich gezeigt, daß bei. .der genannten Lage der dem hinteren
Systemteil zugewandten Hauptebene des vorderen Systemteils zur Lage der dem vorderen
Systemteil zugewandten Brennebene des hinteren Systemteils innerhalb bestimmter
Grenzen besonders günstige Verhältnisse vorliegen, und daß die Korrekturbedingungen
sowie die Bedingungen für die Aperturverringerung und die objektseitige Schnittweite
vorteilhaft zu erfüllen sind, wenn erfindungsgemäß die Gesamtbaulänge ,des Systems
mindestens das o,7fache und höchstens das, 2fache der Gesamtbrennweite beträgt und
die Brennweite des objektseitig gelegenen Systemteils sich um nicht mehr als 2o
o/o von der Gesamtbrennweite des ganzen, Systems. unterscheidet, wobei die Brennweite
des schirmbildseitigen Systemteils größer ist als die Gesamtbrennweite des ganzen
Systems. Innerhalb dieser abgegrenzten grundsätzlichen Konstruktionsbedingungen
ergibt sich eine vorteilhafte Ausführungsform, wenn der dem zu projizierenden Objekt
nächstgelegene Systemteil Triplettform aufweist, d. h. aus mindestens drei getrennt
in, Luft stehenden Linsen besteht, wobei sowohl die dem zu projizierenden Objekt
zugekehrte als auch die demselben'abgewandte Linse positive Brechkraft aufweisen
und eine Linse negativer Brechkraft einschließen, und wenn außerdem der schirmbildseitige
Systemteil aus mindestens zwei durch Luft getrennten Gliedern- besteht, wovon das
dem Bildschirm zugewandte Glied positive Brechkraft hat, während das zweite dem
Bildschirm abgewandte Glied eine dem absoluten Wert nach mindestens doppelt so große
Brennweite aufweist als das ihm zugehörige Glied positiver Brennweite und meniskenförmig
so ausgebildet ist, daß seine hohle Seite dem Bildschirm zugewandt ist und wenn
außerdem der die beiden Teilsysteme des Gesamt= systems trennende Luftabstand größer
ist als 3o ,1/o der Brennweite des Gesamtsystems.
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Der dem Bildschirm nächstgelegene vordere Systemteil kann aus drei
Linsen bestehen, von denen die kleiden äußeren sammelnde Wirkung haben und die zwischen
.beiden angeordnete Linse zerstreuende Wirkung besitzt, wovon auch mindestens zwei
benachbarte Linsen miteinander verkittet sein können.
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Die sammelnden Linsen des schirmbildseitigen Systemteils können aus
gleichem Glas bestehen. Ein nach diesen Merkmalen aufgebautes und von den bisherigen:
Formen abweichendes Projektionsobjektiv mit relativer Öffnung größer als i : 1,5
ermöglicht die Beseitigung der eingangs erwähnten Fehler und Nachteile in weitgehendem
Maße insofern, als sowohl die Größe des Öffnungsfehlers innerhalb der für Objektive
großen öffnungsverhältnisses zugelassenen Grenzen gehalten werden kann, ohne daß
extrem liegende Gläser verwendet werden müssen, und -daß dabei Bildwölbung und Astigmatismus
ebenso behoben: werden können wie die Verzeichnung und daß dabei außerdem bis zum
Bildrand eine außerordentlich hohe und gleichmäßige Apertur erzielt «erden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar
zeigt Fig. i .das System im Schnitt, Fig. -9 die sphärisch-chromatischen Abweichungen,
Fig. 3 die Abweichungen von der Sinusbedingung, Fig.,4 die astigmatischen Abweichungen.
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In Fig.2 und 3 bedeuten die ausgezogenen Kurven die Fraunhofersche
Linie D, die gestrichelte Kurve die Linie C und die strichpunktierte Kurve die Linie
F. In Fig. 4 stellt die ausgezogene Kurve die meridionale und die gestrichelte Kurve
die sagittale Abweichung dar, Es «=erden die optischen Daten für das dargestellte
Projektionssystem mit einem Öffnungsverhältnis i : i,o gegeben.
| r1 = + 90,7 d - 21, BK S |
| 1-2 = -240,8 1 7 |
| .3 = _ 3 1= 14,3 |
| Y4 = + 169,o d2 4,1 BaSF i |
| L. = - 84,58 d 1 3 = 23,5 BK 8 |
| rs = + 74,6 12 = 45'58 |
| r7 = - 1i1,1 d4 = 11,16 SSK 5 |
| .8 = - 71,19 1. = 4,7 |
| = + 71,19 d5 = 1#1-,6'8 SF 1o |
| Ylo = + 58,74 1 = i r ,0 |
| 6 BASF 2 |
| r11 = - 13,5,7 |
Ge-Samtbrennweite f = 99,65. Dabei bedeuten r die Radien der Linsen, d die Linsendicken,
1 die Linsenabstände; die Angaben über die Glassorten sind dem Glaskatalog Schott
entnommen.
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Es betragen
| Die Brennweite |
| der Linse- i . . . . . . . . . . . . . . = + 129,6 |
| der Linse 2 und 3 ....... . . . . = -759,9 |
| des vorderen Systemteils ..... = -i- 172,0 |
| des hinteren Systemteils ...... = -f- 94,92 |
| des Gesamtsystems . .. ... ... . = -I- 9965 |
| Objektseitige Schnittweite . . . . . . . . . = 21,27 |
| Summe des Abstandes der beiden |
| Systemteile + je 1/s der Bau- |
| längen der beiden Systemteile = 83,o1. |
Außer dein hat sich durch Berechnungen und Versuche ergeben, daß
zur Erzielung hoher Beleuchtungsaperturen bei gleichzeitig hervorragenden Bildeigeilschaftendie
freie, durch abbildende Lichtbündel erfüllte Öffnung der dem Bildfenster am nächsten
gelegenen Linsenfläche gleich oder größer sein muß als die Summe aus der Bildfensterdiagonale
plus dem Produkt von der um 2,o°/o vergrößerten Schnittweite mal der Differenz zwischen
dem iAfachen der relativen Öffnung des Gesamtsystems und dem Quadrat .der letzteren.
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Im Rahmen der angegebenen Bedingungen ist es möglich, Projektionsobjektive
mitÖffnungsverhältnisseil größer als i : 1,5 herzustellen. Dabei kann der hintere
Teil des Systems aus drei oder vier L-ins-- n bestellen., von denen zwei verkittet
sein können; wesentlich ist, daß der Systemteil Triplettform aufweist oder voll
ihr abgeleitet ist, d. h. aus drei oder vier durch Luft getrennten Gliedern bestellt,
voll denen die einzelnen aus zwei oder mehr zusammengekitteten Einzellinsen zusammengesetzt
sein können.
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Da in diesem Fall der bildschirmseitige Systemteil das Öffnungsverhältnis
bestimmt und somit die Aperturblende des Projektionsobjektivs darstellt, so kann
man zweckinäßigerweise das Bild der Lichtquelle in oder in unmittelbarer Nähe dieses
Systemteils entwerfen.
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Bei Abbildung der Lichtquelle in der zu projizierenden Ebene werden
bei objektseitig teleskopischem oder nahezu teleskopischem Hauptstrahlenverlauf
auch die ain Bildrand bzw. in den Bildecken vorhandenen hohen Beleuchtungsaperturen
dem Objektiv und damit dem Bildschirm zugänglich gemacht, wodurch sehr hohe Randhelligkeiten,
erzielt werden, da die bei den bekannten Systemen vorhandene Vigliettierung praktisch
beseitigt ist. Dies ermöglicht eine erheblich bessere Lichtausbeute als bei den
bisher bekannten Projektionssystemen bzw. eine Verminderung oder Beseitigung des
Helligkeitsabfalls nach dem Bildrand zu und die Benutzung höherer Beleuchtuligsaper
turen.