DE99722C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 42: Instrumente.

Die nachstehend beschriebene Erfindung zielt ab auf die Lösung der Aufgabe: ein ebenes Object durch ein Linsensystem so abzubilden, dafs allen Punkten des Objectes scharfe Bildpunkte entsprechen, also die von den Öbjectpunkten ausgehenden Strahlenbüschel in der Bildebene wieder zu homocenirischer Vereinigung kommen, die lineare Vergrößerung aber in zwei zu einander senkrechten Durchmessern der Bildebene verschieden ist, Bild

■ und Object also nicht das Verhä'ltnifs der Aehn-■ lichkeit, sondern das der Affinität zeigen.

Die Verwirklichung einer derartigen Abbildung, die unter Wahrung der punktweisen Strahlenvereinigung im Bild die hier bezeichnete Art der Unähnlichkeit und die ihr entsprechende gesetzmäßige Distortion herbeiführt, hat für manche technische Zwecke ein erhebliches Interesse. Die so gestellte Aufgabe mufste indefs angesichts der bisher zur Erzeugung von optischen Bildern benutzten Hülfsmittel als unlösbar erscheinen. Denn alle bisher angewendeten Abbildungseinrichtungen stehen unter der /Alternative: entweder sie erreichen das Homocentrischbleiben eines von einem Objectpunkt ausgehenden homocentrischen Strahlenbüschels dadurch, dafs die hinter einander wirksamen brechenden oder spiegelnden Flächen jede einzeln das homoeentrische Büschel in ein anderes homocentrisches überführen,

■dann wird bei ihnen diese Bedingung nicht

■nur für einen Objectpunkt erfüllt, sondern stets für alle Punkte der als Achse auftretenden Geraden; und dann mufs kraft geometrischer

~ Notwendigkeit jede zu dieser Geraden senkrechte Ebene in nach allen Richtungen gleicher Vergröfserung, d. h. streng ähnlich, abgebildet werden; oder sie erreichen Distortion der Bilder dadurch, dafs sie die Bedingungen des Homocentriscfibleibens der gebrochenen oder reflectirien Strahlenbüschel preisgeben, indem sie zum Zweck der Distortion der Bilder reflectirende oder brechende Flächen von doppelter Krümmung einführen, dann entsprechen den Punkten des Objectes nicht Punkte des Bildes, sondern Zerstreuungskreise von der Gröfsenordnung des Querschnittes der zur Wirkung kommenden Strahlenbüschel. , Der erste Fall liegt vor in den gewöhnlichen, aus centrirten Kugelflächen zusammengesetzten optischen Systemen hinsichtlich derjenigen Geraden, welche . die Achse des Systems bildet. Die Strahlenbüschel von allen Punkten derselben sind nach dem Durchsang durch das System wiederum homoeentrische Büschel, mindestens in demjenigen Grad der Annäherung, der bei der Brechung durch eine_; einzige Kugelfläche bestehen bleibt (also unter Vernachlässigung der sogen, sphärischen Aberration). Infolge dessen besteht Strahlenvereinigung dieses , Grades für die Punkte aller zur Achse senkrechten Flächenelemente des Objectraumes, aber zugleich auch als geometrisch nothwendige Consequenz solcher Vereinigung für alle diese Flächenelemente strenge Identität der linearen Vergröfserung in den verschiedenen Richtungen, d. h. strenge Aehnlichkeit zwischen den Bildebenen und den Objeclebenen. Die Möglichkeit einer Distortion des Bildes im Verhältnifs zum Objected, h. ungleicher Vergröfserung in verschiedenen Richtungen) ist hierbei also aus- _/ geschlossen, ■·.'. ^;.^-. ';■·■:. \'■·'■' y^;\-;f%N'■?};·■■ Iv;.:····; / ^{: :} ' ■·■■■■■ '··■■ ■■ '■■ ■ ' /

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Der zweite Fall ist gegeben in den bisher angewendeten optischen Mitteln zu sogen. Anamorphosen — cylindrischen oder konischen Spiegeln und Gläsern mit cylindrisch oder unregelmäfsig gestalteter Oberfläche τ-, durch welche ungleiche Vergrößerung des Bildes in verschiedenen Richtungen oder unregelmäfsige Verzerrung desselben von beliebiger Art erreicht wird. Bei allen diesen Mitteln ist der Effect der disproportionalen Vergrößerung bedingt durch die Einführung von solchen brechenden oder spiegelnden Flächen, die homocentrische Strahlenbüschel aus den Objectpunkten in anacentrische Büschel verwandeln, in Strahlenbüschel, die an keiner Stelle im Raum einen punktförmigen Querschnitt — einen Brennpunkt — ergeben, sondern stets zwei senkrecht zu einander stehende Brennlinien in gröfserem oder kleinerem Abstand von einander und an allen anderen Stellen elliptische Zerstreuungsflächen von wechselndem Achsenverhältnifs. Die Erscheinung eines reellen oder virtuellen Bildes des Objectes kommt bei allen diesen Mitteln nur insoweit zu Stande, als die wirksamen Strahlenbüschel sehr eng sind, so dafs ihre Querschnitte in der Bildfläche (die Zerstreuungsflächen) sehr klein bleiben und noch keine auffällige Undeutlichkeit des Bildes herbeiführen. Abbildung mit scharfen BiIdpunklen ist bei allen diesen Einrichtungen ausgeschlossen.

Die beiden Forderungen: homocentrische Strahlenvereinigung in den Bildpunkten und disproportionale Vergröfserung des Bildes schliefsen hiernach bei den bis jetzt benutzten Einrichtungen zur Erzeugung optischer Bilder einander gegenseitig aus; die Erfüllung der einen Anforderung tritt stets in Widerspruch mit der Erfüllung der anderen.

Die Annahme aber, dafs trotzdem beide Anforderungen nicht überhaupt und bedingungslos unvereinbar sind, beruht auf folgender Einsieht:

Bei den optischen Systemen der ersten Art (Systemen von centrirten Kugelflächen) scheint die Unmöglichkeit ungleicher Vergröfserung der Bilder in den verschiedenen Richtungen bedingt durch die Symmetrie des Systems in Bezug auf seine Achse, weil schon diese Symmetrie es ausschliefst, dafs die Wirkung in verschiedenen durch die Achse gelegten Ebenen verschieden sein könnte. In Wahrheit aber ist auch bei Systemen dieser Art die geometrische Unvereinbarkeit der disproportionalen Vergröfserung mit der homocentrischen Strahlenvereinigung nicht begründet in ihren Symmetrieverhältnissen·, vielmehr würde die Unvereinbarkeit der beiden Attribute als geometrische Nothwendigkeit ganz ebenso bestehen, wenn die homocentrische Abbildung der Punkte auf der Achse statt durch centrirte Kugelflächen durch irgend welche andere brechende Flächen von ganz unsymmetrischer Stellung und Wirksamkeit herbeigeführt würde. Die blofse Thatsache, dafs überhaupt die Punkte der Achse in continuirlicher Folge scharf, d. h. durch homocentrisch bleibende Büschel, abgebildet werden, steht, ganz ohne Rücksicht auf die Entstehungsart der homocenlrischen Büschel, in geometrischem Widerspruch mit der Annahme einer disproportionalen Vergröfserung der zur Achse senkrechten Objectebene. An-, dererseils aber ist dieser geometrische Widerspruch auch lediglich bedingt durch die Voraussetzung einer continuirlichen Abbildung der Achse. Ungleichförmige Vergröfserung der Bilder und homocentrische Strahlenvereinigung in den Bildpunkten würden geometrisch vereinbarte Attribute eines optischen Systems sein, wenn das zweite Attribut nur für einzelne Punkte der Achse zu bestehen brauchte.

Diese aus den allgemeinsten Lehrsätzen der geometrischen Optik zu entnehmende Einsicht: einerseits, dafs die Unvereinbarkeit scharfer Abbildung und disproportionaler Abbildung bei den gewöhnlichen optischen Systemen ganz unabhängig von Symmetriebedingungen schon gegeben ist durch die scharfe Abbildung der Achsenpunkte in stetiger Folge, andererseits aber auch nur durch die Stetigkeit dieser Abbildung der Achsenpunkte, bringt die eingangs bezeichnete optische Aufgabe unter die Fragestellung:

Ist es möglich, ein System von brechenden oder spiegelnden Flächen darzustellen, welches mit Bezug auf eine ihm beigelegte Abbildungsachse die Eigenschaft besitzt, Strahlenbüschel von einzelnen Punkten dieser Achse homocentrisch zu transmittiren, die Strahlenbüschel von allen anderen Punkten der Achse aber anacentrisch zu machen, d. h. in Büschel mit zwei zu einander rechtwinklig gekreuzten Brennlinien zu verwandeln?

Unter dieser Fragestellung ergiebt sich die Lösung der Aufgabe an der Hand der nachfolgenden Feststellungen, die eine Ergänzung der bekannten, aus den Malus'schen Theorien abzuleitenden Sätze über das Verhalten optischer Strahlenbüschel bilden.

Ein Lichtstrahl AA'.'(s. Fig. 4 der Zeichnung) werde nach den Gesetzen der Brechung oder Spiegelung durch eine beliebige Combination von beliebig gestalteten ' und beliebig gegen die Richtung des Strahles geneigten, aber stetig gekrümmten Flächen f_x .. .f_k hindurch verfolgt und als Abbildungsachse für den ihn _λ umgebenden Raum in Bezug auf das System der Flächen betrachtet. Dann wird ein homocentrisches Strahlenbüschel, welches reell oder virtuell von irgend einem Punkt P dieser Achse im Objectraum ausgeht, im Allgemeinen transmittirt als ein ' anacentrisches

Büschel, welches an keiner Stelle des Bildraumes einen Vereinigungspunkt hat, sondern an zwei von einander mehr oder weniger abstehenden Punkten der Achse A' zu dieser senkrechte und gegen einander rechtwinklig gekreuzte Brennlinien zeigt. Dabei aber sind geometrisch vier verschiedene Fälle möglich:

1. Es giebt keinen Punkt P, von welchem ausgehend ein Strahlenbüschel homocentrisch transmittirt würde, d. h. so, dafs die beiden Brennlinien an derselben Stelle der Achse A' zusammentreffen und in einen gemeinsamen Brennpunkt übergehen; dann wird jede Ebene senkrecht zur Achse A im Objectraum auf Ebenen im Bildraum, die in der Nähe der .beiden Brennlinien des Achsenbüschels liegen, zwar durch Zerstreuungskreise der transmittirten Strahlenbüschel mit wechselnder Vergröfserung und wechselnder Distortion abgebildet, aber keine von diesen Objectebenen wird mit scharfen Bildpunkten abgebildet. Das System wirkt in diesem Fall für alle Stellen des Objectraumes so wie die zuvor angeführten bekannten Hülfsmittel optischer Anamorphosen.

2. Oder es giebt einen und nur ' einen Punkt P auf der Achse A, für welchen das transmittirte Büschel homocentrisch wird. Dann wird eine zur Achse senkrechte Ebene in P in allen Punkten der nächsten Umgebung der Achse scharf auf einer Ebene in P' abgebildet, und zwar in irgend einer bald höheren, bald geringeren linearen Vergröfserung, aber stets so, dafs die Vergröfserung in allen Richtungen übereinstimmt, das Bild also dem Object streng ähnlich bleibt. Demnach verhält sich in diesem Fall das System hinsichtlich dieser einen Objectebene genau so wie ein System aus centrirten Kugelflächen, hinsichtlich aller anderen Objectebenen aber wie die gewöhnlichen Vorkehrungen zu Anamorphosen. .

3. Oder es giebt auf der Achse A zwei Punkte P₁ und P₂, und nicht mehr als zwei, von welchen ausgehend ein Strahlenbüschel homocentrisch bleibt. Dann werden die beiden Objectebenen in P₁ und P₂, und auch nur diese, auf Bildebenen an den entsprechenden Punkten P', und P'₂ der Bildraumachse A' scharf abgebildet, aber stets und nothwendigerweise mit in zwei zu einander senkrechten Durchmessern verschiedener Vergröfserung, also nicht mit Aehnlichkeit zwischen Bild und Object, sondern mit der einer Affinitätsbeziehung zwischen beiden entsprechenden regelmäfsigen Distortion, und zwar ist diese Distortion für die Objectebene in P₂ nothwendigerweise genau entgegengesetzt derjenigen, die für die Ebene in P₁ besteht, nämlich der Art, dafs, wenn für die Ebene in P₁ die Vergröfserungen in den zwei zu einander senkrechten Durchmessern im Verhältnifs von mm stehen, sie für die Ebene in P₂ in denselben Durchmessern das umgekehrte Verhältnifs m: η zeigen.

4. Oder endlich es giebt auf der Achse A mehr als zwei Punkte, für welche die Strahlenbüschel homocentrisch bleiben, dann mufs das Gleiche nothwendigerweise für alle Punkte der Achse eintreten, und es werden dann alle zur Achse senkrechten Objectebenen in continuirlicher Folge mit scharfer Strahlenvereini-: gung, aber zugleich auch in strenger Aehnlich- ) keit abgebildet. Das System verhält sich in diesem Falle trotz der völligen Unsymmetrie seiner Elemente und ihrer Wirkungsweise für den ganzen Objectraum genau so wie ein System aus centrirten Kugelflächen.

Mit diesen vier Fällen sind alle geometrisch möglichen Wirkungsweisen einer Combination von spiegelnden und brechenden Flächen allgemeinster Art völlig erschöpft.

Durch diese Feststellung wird die eingangs bezeichnete Aufgabe nunmehr zurückgeführt auf die Forderung: eine Combination von solchen brechenden Flächen herzustellen, die einzeln — sämmtlich oder zum Theil — Anacentricität der von ihnen transmittirten Lichtbüschel herbeiführen, ihrer Gesammtwirkung nach aber dem dritten von den zuvor aufgezählten Fällen entsprechen, d. h. eine Com-, bination, welche die besondere Eigenschaft hat, für zwei und auch nur für zwei Punkte der Achse homocentrische Strahlenvereinigung zu gewährleisten.

Aus der unendlichen Mannigfaltigkeit möglicher Anordnungen, die diesen Erfolg herbeiführen können, kommen für die praktische Anwendung nur solche in Betracht; die den Bedingungen genügen: '

1. dafs die Abbildungsachse, wenn sie nicht geradlinig aus dem Objectraum in den ■Bildraum sich fortsetzt, bei allen Brechungen innerhalb einer einzigen Ebene verbleibt;-

2. dafs die Hauptkrümmungsebenen aller wirksamen Flächen nur in zwei zu einander senkrecht durch die Achse gelegten Ebenen liegen, d. h. übereinstimmend orientirt sind.

Die erste von diesen Bedingungen involvirt. zugleich die Forderung, dafs die Tangentialebenen an alle brechenden Flächen in den Durchtriltspunkten der Achse senkrecht stehen, wo nicht zur Achsenrichtung im Durchtrittspunkt, so doch zu einer die Achse enthaltenden Ebene.

Unter diesen Voraussetzungen lassen sich alle Elemente, welche zum Aufbau einer Combination der neuen Art dienen können, auf nur drei verschiedene Arten von brechenden Flächen reduciren, nämlich: .

a) Kugelflächen, die gegen die Abbildungsachse centrirt sind wie bei einem gewöhnlichen Linsensystem und also paarweise zusammengefafst Linsen der gewöhnlichen Art darstellen;

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b) Cylinderflächen, deren Mittelpunkte auf der Abbildungsachse liegen, deren Cylinderachsen senkrecht zur letzteren stehen und zum Theil nach der einen, zum Theil nach der anderen Hauplkrümnuingsebene orientirt sind;

c) Ebenen, die senkrecht stehen zur Ebene der Abbildungsachse und gegen diese Achse unter beliebigem Winkel geneigt sind, paarweise zusammengefafst also Prismen bilden, in deren Hauptschnitt die Abbildungsachse verlauft.

Dafs in der That alle möglichen Modificationen anacentrischer Strahlenbrechung durch Elemente dieser drei Arten vollständig dargestellt werden können, ergiebt sich aus folgenden Erwägungen.

Die Brechungswirkung, die eine gegen die Achse unter beliebigem Winkel μ geneigte Flüche von doppelter Krümmung hervorbringt, la'fst sich immer zerlegen in die Wirkung einer ebenen Grenzfläche, die unter diesem Winkel μ gegen die Achse geneigt steht, und die Wirkung der unendlich dünnen, auf einer Seite planflächigen , auf der anderen Seite doppelt gekrümmten Linse, die man durch einen Schnitt parallel zur Tangentialebene abspalten könnte. Diese unter dem Winkel μ geneigte Linse aber läfst sich hinsichtlich aller in der Nähe ihres Scheitels auftretenden Brechungswirkungen vollständig ersetzen durch eine andere, zur Achse senkrecht stehende Linse mit auf der einen Seite planer, auf der anderen Seite doppelt gekrümmter Oberfläche von anderen Hauptkrümmungsmafsen.

Jede zur Achse senkrechte plan-doppeltgekrümmte Linse endlich kann, wenn ihre Hauptkrümmungsradien gegeben sind, auf unbestimmt viele Weisen ersetzt werden durch eine centrirte Kugelfläche oder Kugellinse und eine oder mehrere centrirte Cylinderflächen, deren Cylinderachsen nach den Hauptkrümmungsebenen orientirt sind.

Hiernach kann also ein optisches System von der zur Lösung der Aufgabe geforderten Wirkungsweise unbeschadet voller Freiheit hinsichtlich der Mannigfaltigkeit möglicher Wirkungen dargestellt werden, ohne andere Elemente einführen zu müssen, als centrirte Kugelflächen, centrirte Cylinderflächen oder Ebenen, d. h. Glaskörper in Form von sphärischen , Linsen, Cylinderlinsen oder Prismen.

Für die praktische Verwendbarkeit der Methode ist dieser Umstand von besonderer Bedeutung wegen der grofsen technischen Schwierigkeiten, die der genauen Formgebung bei doppelt gekrümmten Flächen entgegenstehen, falls diese nicht — wie Cylinderflächen — noch Rotationsflächen sind.

Abgesehen aber von dieser technischen Rücksicht hat der vorstehende Nachweis des Ausreichens der drei genannten optischen Elemente zugleich die Bedeutung, dafs nunmehr die rechnerische Behandlung jeder concreten Aufgabe solcher Art in ganz bekannte Wege geleitet ist. Denn wenn verlangt wird, ein an einer bestimmten Raumstelle P₁ befindliches ebenes Object scharf abzubilden in einer Ebene an einer bestimmten anderen Raumstelle P', mit einer vorgeschriebenen Vergröfserung η in dem einen Durchmesser und mit einer anderen Vergröfserung m in dem dazu senkrechten Durchmesser, also mit dem Distortionsverhältnifs n:m,°so ist nunmehr nur zweimal in ;* ganz gleicher Art — nämlich nach einander für die Ebene des einen und des anderen-Durchmessers — die jedem Optiker geläufige Aufgabe zu lösen: die Krümmungsradien und Scheitelörter eines optischen Systems aus sphärischen Flächen festzustellen, welches von · einem Object in P₁ ein Bild in P\ entwirft, das eine Mal mit der Vergröfserung ti, das andere Mal mit der Vergröfserung m. Der Unterschied besteht allein darin, dafs die Krümmungsradien der beiden Systeme jetzt zu interpretiren sind als Krümmungsradien von Cylinderflächen, deren Achsen senkrecht stehen zu dem betreffenden Durchmesser, so weit sie nicht auf denselben Ort der Achse fallen und nach Gröfse und Vorzeichen identisch sind, ; also deshalb durch eine einzige Kugelfläche dargestellt werden können. Auch die etwaige Einführung von Prismen neben . Linsen be- ;' gründet hierin keine wesentliche Abweichung, weil die Verschiebung des Bildpunktes und ' die Aenderung' des Convergenzwinkels eines. · Sirahlenbüschels durch eine zur Achse geneigte ebene Fläche in jeder von den beiden Hauptebenen in gleicher Art bestimmbar ist, wie die entsprechenden Wirkungen durch eine Kugelfläche, nur dafs an Stelle eines Krümmungs- \ mafses der Neigungswinkel der Ebene gegen die Achse zu berücksichtigen ist.

Ist nun durch zweimalige Anwendung des gedachten Verfahrens die Aufgabe in Bezug auf die vorgeschriebenen Punkte P₁ und P'_t ' : unter Wahrung der sonst zu nehmenden Rücksichten auf Zweck und Anwendungsbedingungen der Construction gelöst, so ist das Vorhandensein eines zweiten Punktepaares P₂ und P'.₂, in welchem nochmals scharfe Abbildung, aber mit dem umgekehrten Vergröfserungsverhältnifs m: η eintritt, nach dem Früheren eo ipso gewährleistet. Das Aufsuchen dieser anderen ^; Punkte P₂ P'₂ auf der Achse -7- welches in- : sofern ein Interesse hat, als zweckmäfsigerweise Eintritts - und Austrittspupille des Systems in sie zu verlegen sind — kann ohne Weiteres mittels der Grundformel für Lage und Gröfse der Bilder gewöhnlicher Linsensysteme geschehen , nachdem man die Brennweiten der festgestellten Combination für die den ,beiden Durchmessern entsprechenden Hauptebenen berechnet hat.

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Für dieses Verfahren zur rechnerischen Bestimmung eines solchen anamorphotischen Systems mit scharfer Abbildung macht es keinerlei Unterschied, ob Abbildung mit reeller Strahlenvereinigung oder mit virtueller für eine beliebig angenommene Bildebene gefordert wird. Es können also Systeme der betrachteten Art sowohl für Projectionszwecke hergestellt werden, wie auch solche Systeme, die der Wirkungsweise einer Lupe oder eines Fernrohres entsprechen. Der Aufbau aller dieser Systeme der verschiedensten Art ist aber durch ein charakteristisches Merkmal gekennzeichnet: es können diejenigen Elemente, die — wie Cylinderlinsen — die Lichtbrechung mittels doppelt gekrümmter Flüchen verwirklichen, niemals nur an einer Stelle der Achse auftreten; vielmehr müssen derartige Elemente wenigstens noch an einer zweiten, von der ersten verschiedenen Stelle vorhanden sein. es sei denn, dafs an einer zweiten Stelle eine zur Achse geneigte ehene Flüche vorkäme. Denn wären ohne das letztere die anacentrisch brechenden Flächen des Systems sämmtlich an einen Ort der Achse zusammengerückt, so dafs sie in ihrer Gesammtheit annähernd einer einzigen dünnen Linse mit doppelt gekrümmten Flächen äquivalent würden, so möchten aufser ihnen noch beliebig viele sphärische Flächen im System vorhanden sein, in jedem Fall wäre der Scheitelort jener Linse ein Punkt der Achse, für welchen homocentrische Strahlenvereinigung und gleichzeitig identische Vergröfserung in den verschiedenen Richtungen besteht. Dieser Scheitelort würde also entweder der »eine und nur der eine Punkt« des zweiten unter den oben festgestellten vier Fällen oder einer von den »mehr als zwei Punkten« des vierten Falles sein, und damit wäre der dritte Fall, auf dem die Lösung der Aufgabe beruht, von vornherein ausgeschlossen.

Die Verwirklichung der im Vorhergehenden formulirten Aufgabe läfst sich nun auf folgende Arten mit möglichst einfachen Mitteln erreichen, nämlich durch centrirte Cylinderlinsen allein oder durch sphärische Systeme, die mit centrirten Cylinderlinsen oder mit solchen Prismencombinationen verbunden sind, deren Hauptschnitt die Systemachse enthält.

Der einfachste Fall wird durch die Verwendung von zwei Cylinderlinsen verwirklicht, deren Achsen einander senkrecht kreuzen. Man wird diese Anordnung dann wählen, wenn die Abbildung des betreffenden Objectes durch Strahlenbüschel kleiner OerTnung geleistet wird, und wenn es sich nur um ein mäfsiges Bildfeld handelt. Solche einfachen oder achromatisirten Cylinderlinsen sind, soweit ihre Hauptschnitte in Frage kommen, mit Fehlern behaftet, die denen einfacher oder achromatisirter sphärischer Linsen äquivalent sind; man wird also von dem so gebildeten anamorphotischen Systemr hinsichtlich der Strahlenvereinigung nicht mehr verlangen können, als von einfachen oder achromatisirten sphärischen Linsen.

In Fig. ι ist eine Ausführungsform dieses ' einfachsten anamorphotischen Systems gegeben.

Will man die Bildqualität und die nutzbare Lichtstärke dieser Cylindercombination erhöhen, so wird im Princip an der Construction nichts geändert, wenn die eine oder auch beide Cylinderlinsen durch eine Gruppe von einzelnstehenden oder mit einander verkitteten Cylinderlinsen ersetzt werden. Auch wird man je nach der besonderen vorgeschriebenen Verwendung des Systems nur positive Gruppen · oder positive und negative Gruppen oder . · Einzellinsen benutzen. Innerhalb des eben beschriebenen Typus läfst sich daher jede bekannte Linsencombination ausführen, also z. B. jede beliebige Art von Objectiven, Ocularen, Fernrohren und Mikroskopen, welche im Bilde einen vorbestimmbaren Grad der Verzerrung : geben sollen.

Beabsichtigt man die Abbildung mit Büscheln ;■'■ gröfserer OerTnung herbeizuführen, so wird es ; sich empfehlen, eine Trennung der hauptsächlich sammelnden und der verzerrenden Wirkung : vorzunehmen. Zu diesem Zweck schaltet man in den Strahlengang eines gut corrigirten sphärischen Objectivs, welches eine streng ahn- ' liehe Abbildung in bestimmtem Mafsstabe liefert, ; entweder Systeme von Cylinderlinsen oder Prismencombinationen ein, welche nunmehr : durch einseitige Aenderung der Convergenz des ursprünglichen Strahlenganges eine Ver-. zerrung herbeiführen. '· ■

Was den ersten Unterfall, Systeme von Cylinderlinsen in Verbindung mit einem sphärischen System angeht, so besteht ein solches System im einfachsten Falle aus einer sammeln- : den und einer zerstreuenden Cylinderlinse in · · endlichem Abstande. Die Brennweiten der Cylinderlinsen sind dabei verhältnifsmäfsig lang, " so dafs also die Wirkung auf die Qualität des ' durch die sphärische Linse entworfenen Bildes gering anzuschlagen ist. Natürlich können · auch zwei solcher zu einander achsensenkrecht gekreuzter Systeme verwendet werden.

In Fig. 2 der Tafel ist ein Beispiel gegeben/, in welchem der Abbildungsmafsstab des col-* lectiven Kugellinsensystems L gleichzeitig in " zwei zu einander senkrechten Richtungen geändert wird, in welchem also zwei achsen- , rechtwinklig gekreuzte Gruppen aus positiver und negativer Cylinderlinse zur Verwendung :_; kommen. Die (achsenparallel gestellte) Cylinderlinsengruppe L₁ und L₂ verstärkt die Verr gröfserungswirkung des collectiven Kugellinsen- · systems L, die zu derselben achsenrechtwinklig · gekreuzte Gruppe von Cylinderlinsen L₃ und L₄

aber vermindert dieselbe. Dabei können L₁ mit L₃, L₂ mit L₄ verkittet sein, oder es können L₁, L₂, L₃ und L₄ getrennte Einzellinsen oder verkittete Linsen sein, ohne dafs dadurch an dem Wesen der Construction etwas geändert würde.

Im zweiten Unterfalle sind sphärische Linsen mit einem Prismensatz — dessen Hauptschnitt, wie früher erläutert, die Achse des sphärischen Linsensystems, enthalten mufs — verbunden. Die Benulzung eines achromatischen Prismensatzes, welcher in der Ebene des Hauptschnittes eine andere Strahlendivergenz erzeugt, als in der dazu senkrechten Ebene, würde im Allgemeinen eine Drehung der Achse in der Ebene des Hauptschniltes bewirken; benutzt man indessen einen geradsichtigen ■ Brews te r'sehen Prismensatz, wie in der Zeichnung angenommen, so ändert sich die Lage der Achse nicht.

Da ein solcher Prismensatz die Eigenschaft hat, parallele Strahlenbüschel parallel austreten zu lassen, divergente indessen anacentrisch zu machen, so mufs die Einschaltung desselben an einer Stelle geschehen, wo streng oder sehr angenähert paralleler Strahlengang herrscht.

Ersteres läfst sich nun immer durch Anwendung eines symmetrischen Objective erreichen, in dessen inneren Luftraum man stets für eine besliminte Vergröfserung parallelen Strahlengang hervorbringen kann. Der letztere Fall des angenähert parallelen Ganges wird sich dann darbieten, wenn die durch das sphärische System hervorzubringende Vergröfserung des Objectes. eine beträchtliche ist. Fig. 3 stellt eine solche Anordnung dar.

Im Folgenden sind die detaillirten numerischen Angaben je einer speciellen Ausführungsform für die drei in der Zeichnung dargestellten Anordnungen des neuen" anamorphotischen Systems gemacht, wobei die Bezeichnungen dieselben sind wie die in den Figuren. Jedes System ist-in der Zeichnung in zwei Schnitten dargestellt, und zwar in den beiden Hauptschnitten der verwendeten Cylinderlinsen, d. h. in dem Schnitt durch die Achse der Cylinderlinse und in dem hierzu senkrechten Schnitt bezw. in den zwei Hauptschnilten der Prismencombination. Die Zeichnungen sind rein schematisch und die Dimensionen der Bestandtheile des dargestellten Systems sind aus Rücksicht auf das Blattformat der Zeichnung nicht proportional den in den Beispielen angegebenen numerischen Werthen.

Der Buchstabe £ bedeutet ein Linsensystem aus sphärischen Flächen, L ein solches aus Cylinderflächen, α den Objectivabstand, b den Bildabstand, d die Entfernung zwischen zwei Linsen und P eine Prismencombination. A bedeutet das Object, welches als Kreisscheibchen gedacht ist, B und B' sind die Bilder von A

in den beiden Hauptschnitten des anamorphotischen Systems. :

Beispiel ι.

Anamorphotisches Linsensystem aus zvvei_ zu einander achsenrechtwinklig gekreuzten einfachen Cylinderlinsen, von denen beide sammelnde Wirkung besitzen (dargestellt in Fig. ι der beiliegenden Zeichnung).

Brennweiten: ■

. L₁= 8,5 mm, L₂ = 16,5 mm.

Abstände:
a = 9,4 mm, b = 32,0 mm, d = 11,3 mm.

Abbildungsmafsstab:

Beispiel 2. _;

Anamorphotisches System aus einem Coll.ectivglas in Verbindung mit zwei zu einander achsenrechtwinklig gekreuzten Gruppen von Cylinderlinsen (dargestellt in Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung). Gruppe L₁ L₂ ist achsenrechtwinklig zu Gruppe L₃ L₄ gekreuzt.

• Brennweiten:

_; .. X = 11,3 mm, L₁ = + 30,0 mm, .:';...■■;';·■ ^L2 = — 34)5 mm; _; '.:

X= 11,3 mm, L₃ = — 13,5 mm,

ν'-; ^: '- ^Li— + 35)9 mm. . "v^: V\. ^:: VV. Abstände: ■" ■ V ' · ' . !:

■■■ a = 8,9 mm, b = 79,5 mm, d{ = 4,0 mm, d.j = 10,9 mm. '■·.'■.'

Abbildungsmafsstab: ß=ioX4, B' — 4XA.

Beispiel 3.

Anamorphotisches System aus einem sphärischen Collectivglas (Projectionssystem bezw. photographischem Objectiv) und einer hinter demselben aufgestellten geradsichtigen Prismencombination nach Brewster. Vv

VV Brennweite des Collectivglases: .; V ·

VV-VV-V- ■ ■■ χ = 20 mm. VV r.:V. .1.

/'■':.■■■ ■ Abstände: , '.'.■ : , ;^: K·· ^:

a = 22 mmj b = 220 mm,"

V Abbildungsmafsstab:

,B — 20XA, ß'== ioXi4V ^; - :

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein anamorphotisches Linsensystem, welches aus sphärischen Linsen, cylindrischen Linsen . und ebenflächigen Prismen, oder allein aus

   cylindrischen Linsen oder aus sphärischen Linsen in Verbindung mit cylindrischen Linsen oder ebenflächigen Prismen so zusammengesetzt ist, dafs es für zwei Punkte der Achse homocentrische Strahlenvereinigung, für alle anderen Punkte aber Anacentricität der transmittirten Strahlenbüschel herbeiführt und infolge dessen eine in einen dieser beiden ausgezeichneten Achsenpunkte gebrachte Ebene zwar scharf, aber mit einer nach zwei auf einander senkrechten Richtungen verschiedenen Vergröfserung abbildet.

   Hierzu i' Blatt Zeichnungen.