DE556106C - Fernrohr - Google Patents

Description

Die Aufgabe, mit Hilfe eines fest aufgestellten Fernrohres nachzuprüfen, ob verschieden weit entfernte Punkte in einer Geraden liegen, bereitet Schwierigkeiten, weil ein Fernrohr bekanntlich im allgemeinen nur eine bestimmte achsensenkrechte Objektebene scharf abzubilden vermag. Die Verlagerung der Bildebene bei wechselnder Objektentfernung gleicht man in der Regel durch eine axiale Verschiebung eines optischen Teiles des Fernrohres aus. Sei es, daß man das Objektiv oder das Okular, oder sei es, daß man ein zusätzliches, zwischen diesen beiden befindliches Linsensystem verschiebt, so wird jedenfalls bei nahen Objekten die Einstellverschiebung ziemlich groß.

Bezeichnet man mit ν die Verlagerung des vom Objektiv entworfenen Bildes, ferner unter der Voraussetzung, daß das Objektiv feststeht, mit f_x und f₂ die Brennweiten des Objektivs und des Okulars, mit α den Abstand des vorderen Brennpunktes des Objektivs von dessen Vorderfläche und mit e die Entfernung des Objektes von dieser Fläche, dann besteht die Beziehung

f.

(e — a)_maK)

— ^gmfn)

— «)max(e — «)

Dabei ist die Vergrößerung η des Bildes in der üblichen Sehweite von 250 mm, wenn sie für (e — a)_max, wo sie am kleinsten ist, genügt:

fi 250 ,«

ⁿ~f"7Z T\ (²>

/2 \y "vmax

Aus beiden Gleichungen (1) und (2) ergibt sich .

ⁿfll2 (^gmax ^mJn)

250 (e — «)

(3)

Die Gleichung 3 für die Bildverlagerung ν gilt, gleichgültig, ob dabei der vordere Objektivbrennpunkt vor oder auch hinter dem Entfernungsbereiche e_max — e_m;_n liegt, wenn durch e_m;_n stets derjenige Endpunkt dieses Bereiches bezeichnet wird, der dem genannten Brennpunkte am nächsten liegt.

Der Zweck der Erfindung ist die Verkleinerung der Größe ν der Bildverlagerung und damit der nötigen Einstellverschiebung, die nicht nur mit Rücksicht auf kleine Abmessungen und geringes Gewicht des Fernrohres erwünscht ist, sondern auch wegen des Umstandes, daß sich eine kurze Führung für einen verschieblichen Teil mechanisch genauer als eine lange Führung herstellen läßt. Andererseits kann man geringere Anforderungen an die Genauigkeit der Führung stellen, wenn man ein verschiebliches zusätzliches Linsensystem zum Ausgleich der Bildverlagerung benutzt, wobei die Einstellverschiebung allerdings größere Werte annimmt.

Man suchte bisher die Verkleinerung der Einstellverschiebung durch Verkleinerung der Brennweiten Z₁ des Objektivs und f₂ des Okulars zu- erreichen; Dieser Verkleinerung waren jedoch dadurch verhältnismäßig enge Grenzen gezogen, daß man mit Rücksicht auf die Bildgüte zu große Öffnungsverhältnisse vermeiden mußte. Im vorliegenden Falle wird der angestrebte Zweck dadurch erreicht, ίο daß man die Größe (e — a)_min gegenüber der Brennweite J₁ groß macht, d. h. daß man bei gegebener Entfernung e_min und gegebener Brennweite f_t dem vorderen Brennpunktsabstande α einen geeigneten Wert gibt. Die Größe α ist bei Fernrohren in weiten Grenzen wählbar, wenn man als Objektivsystem des Fernrohres ein aus einem vorderen sammelnden Gliede und einem in der Nähe seines hinteren Brennpunktes befindlichen hinteren Gliede bestehendes System benutzt, bei dessen Hinterglied die Brennweite positiv oder negativ sein kann und ihrem absoluten Werte nach höchstens den vierten Teil der Brennweite des Vordergliedes betragt; sie soll a5 nach der Erfindung so bemessen sein, daß der vordere Gesamtbrennpunkt des Objektivsystems stets außerhalb des Einstellbereichs, und zwar im Sinne der Richtung der Abbildungsstrahlen vor diesem Bereiche, liegt, wenn er sich vor dem Objektivsystem befindet. Man gibt also dem vorderen Gesamtbrennpunkte des Objektivsystems dieselbe Lage bezüglich des Einstellbereiches, die er bezüglich des Objektivsystems hat, d. h., man verlegt diesen Gesamtbrennpunkt vor oder hinter den Einstellbereich, je nachdem, 'ob er vor oder hinter dem Objektivsystem liegt. Mit einem solchen System hat man es in der Hand, den Abstand des vorderen Brennpunktes des Objektivs groß im Verhältnis zu seiner Brennweite zu machen. Wird dabei für einen Teil des Entfernungsbereichs das vom Objektivsystem entworfene Bild virtuell, dann hilft man sich, indem man an Stelle eines einfachen Okularsystems ein zusammengesetztes Mikroskop oder eine Brückesche Lupe benutzt.

Bei der angegebenen Lösung der Aufgabe ist es möglich, die Brennweite Jf₁ des Objektivsystems unendlich groß zu machen. In diesem Falle ist auch der Brennpunktsabstand α unendlich groß, jedoch hat der

Quotient

-einen endlichen Wert. Die-

(e—)

ser Sonderfall hat den Vorteil, daß das entfernte Objekt dem Auge des Beobachters immer in derselben Größe erscheint, wenn man die Verschiedenheit der Objektentfernungen e durch eine Okularverschiebung ausgleicht, oder doch nahezu in derselben Größe, wenn man den Ausgleich durch ein zusätzliches Linsensystem bewirkt. Man beobachtet also unabhängig von der Objektentfernung e stets mit derselben oder wenigstens angenähert derselben Genauigkeit, so daß man beispielsweise das Bild einer in der Objektentfernung e angebrachten Strichmarke durch einen Doppelfaden im Gesichtsfelde des Okulars ganz knapp einschließen oder eine am Objekt vorgesehene Teilung unter Benutzung einer Mikrometerschraube oder eine Nonienteilung im Okular ablesen kann.

Damit bei kleinen Objektentfernungen e das Objektivsystem nicht mit zu großem Öffnungsverhältnis ausgenutzt wird, empfiehlt es sich, dieses Öffnungsverhältnis durch eine Blende einzuschränken, die in der Nähe des hinteren Brennpunktes des Vordergliedes dieses Systems anzubringen ist. Unter Umständen kann diese Blende durch die Fassung einer in geeigneter Lage befindlichen Linse des Fernrohres gebildet werden.

In den Abb. 1 und 2 der Zeichnung sind zwei optische Ausrüstungen von Fernrohren, bei denen der Abstand a des vorderen Brennpunktes des Objektivsystems von dessen Vorderfläche unendlich groß ist, als Ausführungsbeispiele der Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Bei beiden Beispielen ist eine Entfernung e eines Objektes 0 zugrunde gelegt, die alle Werte zwischen den Grenzen

«max = 20000 und e_min = ο

annehmen kann, wobei jeweils das Okularsystem entsprechend zu verschieben ist.

Beim ersten Beispiele (Abb. 1) besteht das Objektivsystem mit der Brennweite f_t = 00 aus einem vorderen sammelnden Teilsystem und einem hinteren zerstreuenden Teilsystem. Das vordere Teilsystem, dessen Brennweite f_a = -j- 1000 beträgt, wird von einer sammelnden Einzellinse I und einer zerstreuenden Einzellinse II gebildet. Die Brennweite des hinteren Teilsystems beträgt /₆=—20; dieses Teilsystem ist aus einer sammelnden Linse III und einer damit verkitteten zerstreuenden Linse IV zusammengesetzt und liegt unweit des hinteren Brennpunktes des vorderen Teilsystems. Als Okularsystem ist das optische System eines Mikroskopes mit der Gesamtbrennweite f₂ = + 10 benutzt. Zu diesem Mikroskopsystem gehört ein Mikroskopobjektiv, dessen Brennweite f_c = + 20 ist und welches aus einer Sammellinse V und einer damit verkitteten zerstreuenden Linse VI besteht. Das Mikroskopsystem wird vervollständigt durch ein orthoskopisches Okular mit der Brennweite f_d = -f- 10, welches aus einer zerstreuenden Linse VII, einer mit dieser verkitteten Sammellinse VIII und einer sammelnden Einzellinse IX besteht. Der vordere

Brennpunkt des Mikroskopokular ist mit b bezeichnet. Für das Abbildungsstrahlenbündel, welches das Objektivsystem I, II, III, IV durchsetzt, dient bei den kleineren

5 Objektentfernungen die Fassung des Mikroskopobjektivs V, VI als einengende Blende, während bei großen Objektentfernungen die Fassung des Vordergliedes I, II des Objektivs einschränkend wirkt.

ίο Das Objektivsystem des zweiten Beispieles (Abb. 2) hat gleichfalls die Brennweite /"j = 00; es besteht aus einem vorderen sammelnden Teilsystem mit der Brennweite f_a = + ι 000, welches dem Teilsystem I, II des ersten Beispieles vollkommen gleicht, und einem hinteren sammelnden Teilsystem. Dieses hintere Teilsystem wird von einer zerstreuenden Linse X und einer damit verkitteten sammelnden Linse XI gebildet und hat die Brennweite f_e = -j- 20. Es ist unweit des hinteren Brennpunktes des vorderen Teilsystems angeordnet. Als Okularsystem ist ein orthoskopisches Okular mit der Brennweite/₂ = + 10 benutzt, welches dem Mikroskopokular des ersten Beispieles vollkommen gleicht. Die drei Linsen dieses Okulars sind wiederum mit VII, VIII, IX, sein vorderer Brennpunkt mit b bezeichnet. Zur Einengung des das Objektivsystem I, II, X, XI durchsetzenden Abbildungsstrahlenbündels ist eine Blende c vorgesehen.

In den folgenden Zusammenstellungen sind die maximalen Bildverlagerungen v, die Radien r, die Glasdicken d und die Abstände / für die Beispiele angegeben und ferner die in den Beispielen benutzten Glasarten durch Angabe der Brechungszahlen n_D /ür die D-Linie des Sonnenspektrums gekennzeichnet.

ι. Beispiel (Abb. ι)

Linse

r.₂

»0 =

Ίο = —

^l 1 · '

V =

+ 505.47

— 364-43

— 355.33

— 2396,00

— 27,50

— 9^5 + 13.00 + 27,6ο

— 5.56 ΐ5,οο

165,23 7,ΐ8

9.7¹ 8,8ο

₁₅ = OO

II

III

I₁ =

(U =

C =

J₃ =

d, =

h =

d. =

d₀ =

h =

5 '

d. —

d₈ =

h =

d_o =

IV

<"3min — J-" = 21,0

= = l8,0

= 934.5 = 2,66

=

= 10 (für

=

= 0,5

= 39.2

= 6,2

= 0,9

3.4
1,0

2,3
V

ßmax) bis 20 (für e_min)

VI

VII

VIII

IX

no 1,51632 1,61266 1,6477 ^τ·5^τ^3 i,56o2 1,6200 1,648 1,516 1,573

Linse

2. Beispiel (Abb. 2)

V Ai max ^dmin

	= —	505.47	II	d,	= 21,0
r..	— .	364.43	h	=r 9,0
fs		355.33		= l8,0
ri	= +	2396,00	Ϊ,	= 936,3
r.	i	14,10	I,	= 38,0
r,·,	=:	7.20	d3	= 1,6
r7	=	21,20	d,	= 4.0
	_l_	165,23	h	= 7,8
	= —	7,18	h	= 6,2
rw	= +	9.71	d.	= 0,9
rn	= OO	8,80	de	= . 3.4
rvi			k	= 1,0
			d7	= 2,3
I	X	XI

(für e_maK) bis 17,8 (für e_min)

VII

VIII

IX

n_D 1,51632 - 1,61266 1,6477 1.5163 1,648 1,516 1,573

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Fernrohr mit begrenztem Einstellbereich mit einem Objektivsystem, welches aus einem vorderen sammelnden Gliede und einem in der Nähe von dessen hinterem Brennpunkte befindlichen hinteren Gliede besteht, dessen Brennweite ihrem absoluten Werte nach höchstens den vierten Teil der Brennweite des vorderen Gliedes betragt, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Gesamtbrennpunkt des Objektivsystems stets außerhalb des Einstellbereichs, und zwar im Sinne der Richtung der Abbildungsstrahlen vor diesem Bereiche liegt, wenn er sich vor dem Objektivsystem befindet.
2. 2. Fernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des vorderen Gliedes des Objektivs von dessen hinterem Gliede so gewählt ist, daß der Abstand des vorderen Gesamtbrennpunktes des Objektivsystems von der vorderen Objektivfläche unendlich groß ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen