DE1058758B

DE1058758B - Color-selective optical system corrected for astigmatism

Info

Publication number: DE1058758B
Application number: DEN13335A
Authority: DE
Inventors: Hendrik De Lang
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1956-02-24
Filing date: 1957-02-21
Publication date: 1959-06-04

Description

Farbselektives, auf Astigmatismus korrigiertes optisches System Es ist ein farbselektives optisches System bekannt, das ein auf Astigmatismus korrigiertes System von gegenseitig einen Winkel einschließenden flachen Zweifarbenspiegeln besitzt. Der Astigmatismus, der auf den Umstand zurückzuführen ist, daß die Lagewinkel der beiden Zweifarbenspiegel gegenseitig um einen Winkel von 180° gedreht sind, wird bei diesem bekannten System durch zwei weitere planparallele durchsichtige Platten korrigiert, deren Lagewinkel gleichfalls gegenseitig um einen Winkel von 180° gedreht sind. Dabei schließt die Ebene, die die beiden Lagewinkel der zuletzt genannten planparallelen Platten enthält, einen Winkel von 90° mit der Ebene ein, welche die Lagewinkel der beiden Zweifarbenspiegel enthält. Eine solche Bauart macht eine verhältnismäßig große Baulänge des optischen Systems notwendig. Ferner tritt insbesondere bei transportablen Geräten noch der Nachteil einer Gewichtszunahme auf.Color-selective optical system corrected for astigmatism Es a color-selective optical system is known which has an astigmatism corrected System of mutually enclosing two-color flat mirrors. The astigmatism, which is due to the fact that the angles of the two two-color mirrors are mutually rotated by an angle of 180 ° in this known system by two further plane-parallel transparent plates corrected, their position angle also mutually rotated by an angle of 180 ° are. This includes the plane that includes the two angles of the last-mentioned plane-parallel plates contains an angle of 90 ° with the plane which the Contains angle of position of the two two-color mirrors. Such a design makes one relative large overall length of the optical system is necessary. It also occurs particularly with transportable Devices still have the disadvantage of weight gain.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu beseitigen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man durch eine geeignete Anordnung und Bemessung der Zweifarbenspiegel zu einer Bauart gelangen kann, bei der die von einem der Zweifarbenspiegel in das System eingeführten astigmatischen Fehler auf der Achse von dem anderen Zweifarbenelement wieder korrigiert werden können.The present invention aims to obviate this drawback. The invention is based on the knowledge that by a suitable arrangement and dimensioning of the two-color mirror can come to a type in which the of one of the two-color mirrors has astigmatic errors introduced into the system the axis can be corrected again by the other two-color element.

Das farbselektive optische System der oben angegebenen Art weist nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß, von der Seite des ungeteilten Lichtes aus gesehen, die erste farbselektive Schicht auf der Vorderseite einer durchsichtigen flachen planparallelen Platte angebracht ist, die eine Stärke dl und einen Brechungsindex n, hat und einen Winkel a,_ mit der optischen Achse einschließt, während die zweite farbselektive Schicht sich auf der Rückseite einer zweiten planparallelen Platte aus durchsichtigem Material befindet, die eine Stärke d2 und einen Brechungsindex n2 hat und einen Winkel a2 mit der optischen Achse einschließt. Auf die zweite Platte folgt eine dritte planparallele Platte aus durchsichtigem Material mit einer Stärke d3 und einem Brechungsindex n3, die einen Winkel a3 mit der Achse des optischen Systems einschließt. Gegenüber dem Lagewinkel der ersten Platte sind die Lagewinkel der zweiten und dritten Platte beide um einen Winkel von annähernd 90° gedreht. Ferner sind die Stärken, die Brechungsindexe und die von diesen Platten mit der optischen Achse eingeschlossenen Winkel derart gewählt, daß Bei einer günstigen Ausführungsform des optischen Systems nach der Erfindung haben die drei planparallelen Platten gleiche Brechungindexe und gleiche Lagewinkel, während die einander zugekehrten Oberflächen der zweiten und der dritten planparallelen Platte nur durch die farbselektive Schicht getrennt sind und die Stärke sowohl der zweiten als auch der dritten Platte die Hälfte derjenigen der ersten Platte beträgt.According to the invention, the color-selective optical system of the type specified above is characterized in that, viewed from the side of the undivided light, the first color-selective layer is applied to the front side of a transparent flat plane-parallel plate which has a thickness dl and a refractive index n , and includes an angle α, _ with the optical axis, while the second color-selective layer is on the back of a second plane-parallel plate made of transparent material, which has a thickness d2 and a refractive index n2 and includes an angle a2 with the optical axis . The second plate is followed by a third plane-parallel plate made of transparent material with a thickness d3 and a refractive index n3, which includes an angle a3 with the axis of the optical system. Compared to the angle of the first plate, the angle of the second and third plate are both rotated by an angle of approximately 90 °. Furthermore, the strengths, the refractive indices and the angles enclosed by these plates with the optical axis are chosen such that In a favorable embodiment of the optical system according to the invention, the three plane-parallel plates have the same refractive index and the same position angle, while the facing surfaces of the second and third plane-parallel plate are only separated by the color-selective layer and the thickness of both the second and the third Plate is half that of the first plate.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform des im optischen System nach der Erfindung benutzten Zweifarbenspiegelteiles in der Draufsicht und in der Seitenansicht dargestellt; Fig.3 stellt eine weitere Ausführungsform dieses Systems dar. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 gibt es drei planparallele Platten 1, 2 und 3, die aus Glas mit Brechungsindexen n1, ia, und n3 hergestellt sind. Auf der Vorderseite, d. h. auf der Seite, die dem mit 0 bezeichneten, ungeteilten und aus den Grundfarben Rot (R), Blau (B) und Grün (G) bestehenden Licht zugekehrt ist, ist die Platte 1 mit einer für die rote Grundfarbe R selektiv reflektierenden Schicht 1' versehen. Infolge des Vorhandenseins dieser Schicht 1' wird nun aus dem ungeteilten Licht 0 der rote Spektralteil in der Richtung R von der Schicht 1' reflektiert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example. 1 and 2 is a first embodiment of the optical system according to FIG Invention used two-color mirror part in plan view and in side view shown; Fig.3 shows a further embodiment of this system Embodiment according to FIGS. 1 and 2, there are three plane-parallel plates 1, 2 and 3 made of glass with refractive indices n1, ia, and n3. On the front side, d. H. on the side marked with 0, undivided and from the basic colors Red (R), blue (B) and green (G) facing existing light, panel is 1 provided with a layer 1 'which is selectively reflective for the red base color R. As a result of the presence of this layer 1 ′, the undivided light now becomes 0 the red spectral part is reflected in the direction R from the layer 1 '.

Eine die Grundfarbe Blau (B) selektiv reflektierende Schicht 2' ist auf der Rückseite der planparallelen Platte 2 angebracht. Diese Schicht hat zur Folge, daß von dem aus der Platte 1 hinaustretenden Licht B + G das blaue Licht in Richtung des Pfeiles B reflektiert wird, so daß aus der Rückseite des Elementes 2 nur noch das Licht der Grundfarbe Grün, in der Zeichnung mit G bezeichnet, hinaustreten kann. Dieses grüne Licht tritt dann durch den nicht mit einer farbselektiven Schicht versehenen Träger 3 hindurch und verläßt ihn auf der Rückseite, wie es in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.A layer 2 'selectively reflecting the basic color blue (B) attached to the back of the plane-parallel plate 2. This layer has to Consequence that of the emerging from the plate 1 light B + G the blue light is reflected in the direction of arrow B, so that from the rear of the element 2 only the light of the basic color green, designated in the drawing with G, step out can. This green light then passes through the non-color-selective layer provided carrier 3 through and leaves it on the back, as shown in FIG is shown schematically.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, schließt das Element 1 einen Winkel a, mit der optischen Achse X-X ein. Dieser Winkel wird im nachfolgenden als Lagewinkel a1 bezeichnet. Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Elemente 2 und 3 einen Winkel a2 bzw. a3, die gegenseitig verschieden sein können, mit der optischen Achse X-X einschließen. Diese Winkel werden im nachfolgenden als Lagewinkel a2 und a3 bezeichnet.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the element 1 includes a Angle a, with the optical axis X-X. This angle is referred to below as Denotes position angle a1. From Fig. 2 it can be seen that the elements 2 and 3 one Angle a2 or a3, which can be mutually different, with the optical axis Include X-X. These angles are referred to below as position angles a2 and a3 designated.

Nach der Erfindung sind die Lagewinkel a2 und a3 beide in gleichem Sinne um einen Winkel von etwa 90° um die optische Achse X-X gegenüber dem Lagewinkel a1 des Elementes 1 gedreht.According to the invention, the position angles a2 and a3 are both the same Meaning at an angle of about 90 ° around the optical axis X-X compared to the position angle a1 of the element 1 rotated.

Nenn nun bei der Wahl der ITaterialstärken dl, d2 und d3 der Platten 1, 2 und 3 sowie der Lagewinkel a1, a2 und a3 und der Brechungsindexe n1, n2 und n3 dafür gesorgt wird, daß folgende Bedingungen erfüllt sind: so wird erreicht, daß der Astigmatismus, der vorhanden wäre, wenn man die Elemente 1 und 2 auf übliche Weise mit ihren Lagewinkeln in derselben Ebene anordnen würde, praktisch beseitigt ist. Es ist einleuchtend, daß je nach den Anforderungen, die an ein optisches System, in dem dieses Zweifarbenspiegelsystem verwendet wird, gestellt werden, die obenerwähnte Bedingung mehr oder weniger genau erfüllt werden muß.When choosing the material thicknesses dl, d2 and d3 of the plates 1, 2 and 3 as well as the position angles a1, a2 and a3 and the refractive indices n1, n2 and n3, it is ensured that the following conditions are met: in this way it is achieved that the astigmatism which would be present if the elements 1 and 2 were to be arranged in the usual way with their position angles in the same plane is practically eliminated. It is evident that, depending on the requirements made of an optical system in which this two-color mirror system is used, the above-mentioned condition must be met more or less precisely.

Eine noch einfachere Lösung wird erreicht, wenn man auf die in Fig. 3 dargestellte Weise verfährt. Dabei sind für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 benutzt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind aber die Brechungsindexen, n2 und n3 der Platten 1, 2 und 3 gleich, und die Stärken d2 und d3 der Platten 2 und 3 betragen je die Hälfte der Stärke dl der Platte 1. Ferner liegt die Rückseite der Platte 2 unter Zwischenfügung einer für die Grundfarbe Blau selektiv reflektierenden Schicht 2' direkt an der Vorderseite der Platte 3. Die Lagewinkel a2 und a3 der Elemente2 und 3 sind wiederum. um 90° um die optische Achse X-X gegenüber dem Lagewinkel a1 gedreht; auch sind, wie es aus dem Vorhergehenden bereits deutlich wurde, die Lagewinkel a2 und a3 einander gleich. Diese Anordnung ist in hohem Maße frei von Astigmatismus und hat trotzdem praktisch die gleiche Baulänge und das gleiche Gewicht wie die bisher üblichen, nicht auf Astigmatismus korrigierten flachen Zweifarbenspiegelpaare.An even simpler solution is achieved if one refers to the one shown in Fig. 3 proceeds in the manner shown. The same reference numerals are used for corresponding parts as used in Figs. In the embodiment of FIG. 3, however, are the Refractive indices, n2 and n3 of plates 1, 2 and 3 are the same, and the thicknesses d2 and d3 of plates 2 and 3 are each half the thickness dl of plate 1. Furthermore is the back of the plate 2 with the interposition of one for the basic color blue selectively reflective layer 2 'directly on the front of the plate 3. The Angle of position a2 and a3 of elements 2 and 3 are again. by 90 ° around the optical axis X-X rotated with respect to the position angle a1; also are as it is from the preceding It has already become clear that the angles a2 and a3 are equal to one another. This arrangement is to a large extent free from astigmatism and yet has practically the same Overall length and the same weight as the usual ones, not due to astigmatism corrected flat two-color mirror pairs.

Im vorhergehenden wurde gesagt, daß nach der Erfindung die Bedingung erfüllt werden muß, daß die Lagewinkel a2 und a3 beide über einen Winkel von annähernd 90° gegenüber dem Lagewinkel a, um die optische Achse gedreht sein müssen. Wegen der Gedrängtheit der Vorrichtung wird man, wie es auch dargestellt ist, diese Drehung vorzugsweise in gleichem Sinne erfolgen lassen. Man kann aber gewünschtenfalls die Lagewinkel a2 und a3 auch in entgegengesetztem Sinne um einen Winkel von annähernd 90° um die optische Achse X-X gegenüber dem Lagewinkel a1 drehen.In the foregoing, it was said that according to the invention, the condition it must be fulfilled that the position angles a2 and a3 both over an angle of approximately 90 ° with respect to the position angle a, must be rotated around the optical axis. Because the compactness of the device, as it is also shown, this rotation becomes preferably done in the same sense. But you can, if desired, the Angle of position a2 and a3 also in the opposite sense by an angle of approximately Rotate 90 ° around the optical axis X-X in relation to the position angle a1.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Color-selective optical system which has an astigmatism-corrected system of flat two-color mirrors enclosing each other at an angle, characterized in that, viewed from the side of the undivided light, the first color-selective layer is applied to the front of a transparent flat plane-parallel plate which has a thickness dl and a refractive index n1 and forms an angle α with the optical axis, while the second color-selective layer is applied to the back of a second plane-parallel plate made of transparent material which has a thickness d2 and a refractive index n2 and forms an angle a2 with the optical axis, and the second plate is followed by a third plane-parallel plate made of transparent material, which has a thickness d3 and a refractive index x3 and forms an angle a3 with the axis of the optical system, with the position angle of the first Plate the Angle of position of the second and the third plate are both rotated by an angle of approximately 90 ° and furthermore the strengths, the refractive indices of the plates and the angles which these plates enclose with the optical axis are chosen such that 2. Optical system according to claim 1, characterized in that the three plane-parallel plates have the same refractive index and the same position angle, while the facing surfaces of the second and the third plane-parallel plate are only separated by the color-selective layer and the thickness of both the second and of the third plate is half that of the first plate