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Spiegelobjektiv Die Erfindung betrifft Spiegelobjektive, die einen
hohlen Kugelspiegel und ein vor diesem angeordnetes deformiertes dioptrisches Glied
enthalten, dessen Schnittweite für Strahlen, die von einem unendlich weit entfernten
Achsenpunkt herkommen, dem absoluten Betrag nach größer als die fünffache Gesamtbrennweite
des Objektivs ist, das also nahezu oder ganz afokal ist. Objektive dieser Art sind
als sogenannte Schmidtsche Spiegelsysteme für astronomische Zwecke bekanntgeworden,
bei denen das deformierte Glied sich im Krümmungsmittelpunkt des Kugelspiegels befindet.
Unter einem Kugelspiegel wird dabei ein Spiegel verstanden, der neben der katoptrischen
Wirkung der spiegelnden Kugelfläche keine oder keine wesentliche dioptrische oder
korrigierende Wirkung ausübt. Im allgemeinen wird ein solcher Spiegel als Oberflächenspiegel
ausgebildet, der sich aber bekanntlich, ohne an der Wirkung etwas zu ändern, auch
durch eine rückwärtig verspiegelte Schale ersetzen läßt, die etwa von zwei konzentrischen
oder annähernd konzentrischen Kugelflächen begrenzt ist. Um bei dem Schmidtschen
System der Bildfeldwölbung zu begegnen, hat man nahe der Bildfläche eine sammelnde
Linse angeordnet, und zwar so nahe an dieser Fläche, daß die von der Linse herrührenden
zusätzlichen sphärischen und chromatischen Abweichungen vernachlässigt werden konnten.
Bei Anordnung einer solchen Bildebnungslinse hat man das deformierte dioptrische
Glied, um wieder Korrektion der Koma zu erzielen, etwas auf den Spiegel zu verschoben.
Diese
Verschiebung änderte die Länge des ganzen Systems nur wenig,
etwa um 3,5 % ihres Wertes, so daß in allen bekannten Fällen die Baulänge
des Systems verhältnismäßig groß war, nämlich etwa doppelt so groß wie die Systembrennweite.
Man hat diese große Baulänge dadurch zu verkleinern gesucht, daß man nicht nur das
vor dem Spiegel befindliche Korrektionsglied, sondern auch den Spiegel selbst mit
einer asphärischen Fläche versehen hat, also vom. Kugelspiegel abgegangen ist. Neben
dem Nachteil der schwierigeren Herstellung verliert man damit aber die Möglichkeit,
den Astigmatismus zu korrigieren, der im selben Maß wächst, in dem der Abstand des
Korrektionsgliedes vom Spiegelmittelpunkt zunimmt.
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Gemäß der Erfindung läßt sich gleichzeitig eine wesentliche Verkürzung
der Baulänge des Systems und anastigmatische Bildfeldebnung erreichen, wenn man
den Abstand des bisher allein der Bildebnung dienenden Linsengliedes von der Bildfläche
verhältnismäßig groß macht, nämlich so groß, daß der von der Bildfläche abgewandte
Scheitel dieses Linsengliedes einen Abstand von der Bildfläche hat, der mindestens
gleich einem Zehntel der Gesamtbrennweite des Objektivs ist. Es gelingt dann, mit
diesem Linsenglied nicht nur die Bildfeldwölbung zu verringern, sondern auch den
Astigmatismus und die Koma des Systems so zu beeinflussen, daß das vor dem Kugelspiegel
befindliche Korrektionsglied in beträchtlichem Abstand vom Mittelpunkt des Spiegels
zwischen diesem Spiegel und dessen Mittelpunkt angeordnet werden kann, so daß eine
Verkürzung der Baulänge der Objektive auf weniger als sechs Fünftel der Systembrennweite
erreichbar ist. Das Korrektionsglied vor dem Spiegel kann unter Umständen bei gut
geebnetem Bild sogar eine Lage zwischen dem Brennpunkt des Systems und dem Kugelspiegel
erhalten. Will man in diesem Fall eine zweimalige Durchsetzung des Korrektionsgliedes
durch das abbildende Strahlenbündel vermeiden, so kann man entweder das Glied in
der Mitte durchbohren oder die abbildenden Strahlen vor Erreichung des Gliedes durch
einen Spiegel nach der Seite oder nach rückwärts ablenken. Bei den der Erfindung
entsprechend ausgebildeten Systemen ist dabei die an dem Korrektionsglied auszuführende
Deformation nicht größer, sondern im allgemeinen kleiner als bei einem entsprechenden
System der bekannten Ausbildung, obwohl die sphärische Unterkorrektionswirkung des
zwischen dem Kugelspiegel und der Bildfläche liegenden Gliedes kräftig und zuweilen
noch stärker ist als die des Kugelspiegels.
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Die chromatische Längsabweichung kann bei den Objektiven gemäß der
Erfindung dadurch beseitigt werden, daß man dem deformierten Korrektionsglied eine
schwach negative Brechkraft gibt.
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Will man auch die chromatische Vergrößerungsdifferenz korrigieren,
so kann dies dadurch geschehen, daß man das hinter dem Kugelspiegel angeordnete
sammelnde Glied aus zwei Teilen, und zwar einer sammelnden und einer zerstreuenden
Linse, zusammensetzt, wobei man die beiden Teile miteinander verkitten oder so anordnen
mag, daß sie voneinander durch eine über ihren ganzen Bereich dünne Luftlinse getrennt
sind. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, das letzte, sammelnde Glied des Systems
so dick zu machen, daß seine letzte Fläche mit der Bildfläche zusammenfällt, so
daß man z. B. unmittelbar auf diese Fläche einen fluoreszierenden Stoff aufbringen
kann.
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Das der Erfindung entsprechende Objektiv ist z. B. geeignet, weit
entfernte Objekte photographisch oder auch in Verbindung mit einem elektronenoptischen
Bildwandler aufzunehmen. Es kann aber auch im umgekehrten Strahlengang für die Zwecke
der Mikroskopie, Mikrophotographie und Projektion Verwendung finden oder einen Bestandteil
eines stark vergrößernden Fernrohrs großer Lichtstärke bilden.
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In der Zeichnung sind beispielsweise fünf erfindungsgemäß ausgebildete
Objektivsysteme dargestellt, deren jedes einen Kugelspiegel a, ein vor diesem im
Scheitelabstand h angeordnetes deformiertes Korrektionsglied b und ein sammelndes
Glied c enthält. Die Bildebenen der Systeme sind mit F'-F' bezeichnet.
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Bei dem System nach Abb. x steht das deformierte Glied b vor der Bildebene
F' F', und die Linse c hat einen Scheitelabstand 13 von dieser Bildebene.
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Bei den Systemen nach den Abb. 2 und 3 steht das deformierte Glied
b hinter der Bildebene F'-F'. Bei dem System nach Abb. 2 wird dieses Glied
in seinem mittleren Teil, der als planparallele Platte ausgebildet ist, von dem
vom Spiegel a zurückgeworfenen Abbildungsstrahlenbündel durchsetzt. Bei dem System
nach Abb. 3 ist zwischen dem Kugelspiegel a und dem Glied b ein Planspiegel c eingeschaltet,
der das Strahlenbündel, das vom Kugelspiegel a kommt, nach der Seite ablenkt.
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Das System nach Abb. 4 unterscheidet sich von demjenigen nach Abb.2
dadurch, daß das Korrektionsglied b noch näher an den Kugelspiegel a herangerückt
ist, was dadurch ermöglicht ist, daß hier das Glied b auch in der Mitte, wo es von
dem vom Spiegel a kommenden Strahlengang durchsetzt wird, deformiert ist.
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Bei dem System nach Abb. 5 ist das Glied c aus einer Sammellinse cl
und einer Zerstreuungslinse c, zusammengesetzt, die eine dünne Luftschicht miteinander
einschließen. Das Glied b wird auch hier zweimal vom Strahlengang durchsetzt.
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In den nachstehenden Tafeln sind die Krümmungsradien r der Linsenflächen,
die Glasarten und die Dicken d der Linsen sowie deren gegenseitige Abstände l angegeben,
wobei sich die Angaben auf Brennweiten der Objektive von xoo Längeneinheiten beziehen.
Bei den deformierten Flächen bedeutet y den Scheitelradius dieser Flächen. Bei allen
diesen Flächen ist dann die Auftragung so bestimmt, daß das Gesamtsystem frei von
sphärischen Abweichungen wird. x. Ausführungsbeispiel (Abb. x)
| Radien Dicken und Abstände Glasarten |
| ne v |
| r1 = 00 def. d1 = 1,85 1,5182 64,0 |
| Y2 = 00 |
| y3 =-2355 l1 = 119,5o |
| _ _ 12 = 103,90 |
| r4 42'0 d 2 = 2,7o 1,5182 64,0 |
| r" = -I- 9235 13 = 9,95 |
2. Ausführungsbeispiel (Abb. 2)
| Radien Dicken und Abstände Glasarten |
| n, Y |
| y, - @` d = 1,92 1,5182 64,0 |
| y2 = -f- 24036 def. 1 - 245,2 11 = 94,82 |
| 1, = 10,91 |
| y4 = - 45,0 d2 = 1,92 1,5182 64,0 |
| y. = -I- 5555 |
| 13 = 1404 |
Die zweite Fläche ist in ihrem äußeren Teil, der von den nach dem Spiegel a zielenden
abbildenden Strahlen durchsetzt wird, deformiert. Der mittlere Teil des Gliedes
b, der von den vom Spiegel kommenden Strahlen durchsetzt wird, ist als planparallele
Platte ausgebildet. 3. Ausführungsbeispiel (Abb. 3)
| Radien Dicken und Abstände Glasarten |
| n, v |
| y1 - x d = 1,92 1,5182 64,0 |
| y2 = + 2403,6 def. 1 y3 = - 245,2 11 = 9482 |
| = 45.o 12 = 107,00 |
| y4 |
| = - 555,5 d2 = 1,92 15182 64,0 |
| yb |
| 1s = 1404 |
4. Ausführungsbeispiel (Abb. 4)
| Radien Dicken und Abstände Glasarten |
| n, v |
| y1 - 00 d1 = 2,o6 1,5182 64,0 |
| y2 = -f- 82446 def. |
| y3 = - 262,8 L1 = 7476 |
| y4 = - 5137 L2 - 3350 |
| _ d2 = 2,o6 1,5182 64,0 |
| y5 -h- 2991 13 = 24,04 |
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Fläche, wie bereits erwähnt, sowohl
in ihrem mittleren als auch in ihrem äußeren Teil deformiert. 5. Ausführungsbeispiel
(Abb. 5)
| Radien Dicken und Abstände Glasarten |
| n, v |
| y1 - dl = 2,00 1,5182 64,0 |
| r2 = cc def. 11 = lo9,oo |
| y3 = - 2413 |
| y4 = - 46 0 1, = 101,80 |
| y, = -f- 4588 d2 - 3,00 1,5182 64,o |
| ys = -I- 5155 l3 = o,ol |
| y. = -<-13o8,8 d3 = 1,5o 1,6241 36,3 |
| 14 = 8,7o |
Der mittlere Teil des Gliedes b ist hier wieder als planparallele Platte ausgebildet,
während der äußere Teil der zweiten Fläche, der von den nach dem Spiegel a zielenden
Strahlen durchsetzt wird, deformiert ist.