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Afokales Vorsatzlinsensystem für photographische Objektive Gegenstand
der Erfindung ist ein afokales Linsensystem für photographische Objektive mit einer
Fernrohrvergrößerung, die in Lichtrechnung gerechnet größer als x ist. Solche Vorsatzsysteme
dienen dazu, die Brennweiten vorhandener photographischer Objektive im Maße der
Fernrohrvergrößerung zu verlängern. Die bisher bekanntgewordenen Vorsätze dieser
Art genügen bei Fernrohrvergrößerung von etwa 1,7 und Bildwinkeln von etwa 70° nicht
.den Anforderungen, die man heute an photographische Optik stellt. Der Nachteil
wird durch die vorliegende Erfindung beseitigt.
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Die Erfindung -betrifft eine Verbesserung solcher afokaler
Vorsatzsysteme, die aus einer sammelnden vorderen und einer zerstreuenden hinteren
Linsengruppe bestehen. Die Erfindung besteht darin, daß sowohl die vordere als auch
die hintere Linsengruppe aus zwei je durch einen Luftraum voneinander getrennten
Gliedern bestehen und daß die beiden Glieder der sammelnden vorderen Linsengruppe
sowie das erste Glied der zerstreuenden hinteren Linsengruppe meniskenförmige Gestalt
besitzen und ihre erhabene Seite dem Objekt zuwenden und daß ferner die zerstreuende
hintere Linsengruppe wenigstens eine Zerstreuungslinse enthält, deren Brechungsindex
größer als 1,67 und deren Abbesche Zahl größer als 44 ist.
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Zur Erklärung über die Wirkung der Erfindung denke man sich das Schema
eines Vorsatzsystems, däs aus einer unendlich dünn angenommenenLinsengruppe mit
sammelnder Brechkraft und einer zweiten unendlich
dünn angenommenen
Linsengruppe mit zerstreuender Brechkraft besteht. Der Abstand zwischen beiden Linsengruppen
sei, wie beim Galileischen Fernrohr bekannt, gleich der Differenz der Absolutbeträge
der Brennweiten. Beide Linsengruppen sollen aus je einer unendlich dünnen sammelnden
undzerstreuenden Linse bestehen. Wenn man verlangt, daß sowohl die chromatische
Längsabweichung als auch die chromatische Vergrößerungsdifferenz dieses Vorsatzes
behoben sein soll, dann bedeutet das nach den bekannten Gesetzen der geometrischen
Optik, daß jede Linsengruppe für sich achromatisiert sein muß. Setzt man nun' weiter
voraus, daß auch die Petzvalsumme des Systems verschwinden Soll, dann ergeben sich
aus der Bedingung der Achromasie für jedes Teilsystem und der Petzvalbedingung folgende
Beziehungen: Es bedeuten cpi ... 99, die Brechkräfte der Linsen, y1
... y4 die dazugehörigen Abbeschen Zahlen, n1 . . . n4 die dazugehörigen
Brechzahlen, 01 die Brechkraft der vorderen Linsengruppe, 02 die Brechkraft der
hinteren (zerstreuenden) Linsengruppe.
und
Soll die Petzvalsumme des Systems gehoben sein, so muß P1 + P2 = o oder die
folgende Gleichung erfüllt sein:
Eine analytische Untersuchung zeigt, daß. der Wert der Funktion von der Form
im wesentlichen gegeben ist durch den Ordinatenabschnitt, den die Verbindungsgerade
der beiden Punkte des Glaspaares im n-y-Diagramm ergibt. Wählt man zum Beispiel
für die vordere Linsengruppe ein normales Glaspaar, so zeigt eine numerische Auswertung,
daß der Ausdruck (5) etwa den Wert o,6 annimmt. Bei einer Fernrohrvergrößerung d'
= 1,75
müßte man für den Ausdruck
einen Wert von etwa 0,34 erreichen. Das gelingt mit einem Glaspaar, bei dem die
Verbindungsgerade zwischen den Punkten im n-y-Diagramm eine wesentlich größere Steigung
als bei einem normalen Glaspaar hat, also einen kleineren Ordinatenabschnitt aufweist.
Dann ergibt die Forderung nach Achromasie folgende Beziehungen für die Brechkräfte
der Einzellinsen:
Die Einhaltung der geforderten Fernrohrvergrößerung 1' liefert die Beziehung 02
=-F- 0,. (Z) Die Petzvalsumme der einzelnen Linsengruppen ist nun Dieser
Verlauf wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß man für die Zerstreuungslinse
ein Glas wählt, dessen % größer als 1,67 und dessen y größer als ¢¢ ist.
Zur Kleinhaltung der übrigen Unschärfenfehler ist es erfindungsgemäß notwendig,
den ersten drei Gliedern meniskenförmige Gestalt zu geben und sie so durchzubiegen,
daß ihre Außenflächen etwa konzentrisch zum Hauptstrahl verlaufen.
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Da die obigen Überlegungen nur für Systeme mit unendlich dünnen Linsen
im Bereich der Seidelschen Theorie gelten, ein für ein großes Bildfeld auszuführendes
System aber beträchtliche endliche Dicken der Linsen aufweisen muß, und da ferner
bei der großen Hauptstrahlneigung die Fehler höherer Ordnung eine bedeutende Rolle
spielen, kann die Beziehung (4) für ein derartiges System nur den Weg andeuten,
der bei der Glasauswahl zu beschreiten ist. Die bei der Feinkorrektur schließlich
gefundenen Glasarten brauchen daher den Bedingungen der Beziehung (4) nicht genau
zu entsprechen.
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Bei der großen Winkelbeanspruchung empfiehlt es sich, die Linsengruppen
nicht mehr aus nur zwei Linsen zusammenzusetzen. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wird daher in der vorderen Linsengruppe die Sammellinse und in der
hinteren Linsengruppe die Zerstreuungslinse aufgespalten, so daß das vordere Glied
einer jeden Linsengruppe eine frei stehende Linse und das zweite Glied einer jeden
Linsengruppe ein aus zwei Linsen verschiedener Brechkraft zusammengekittetf-s Glied
darstellt.
In dem Bestreben, gemäß der obigen theoretischen Darlegungen
einen niedrigen Wert für den Ausdruck (6) zu erhalten, wird in Weiterbildung der
Erfindung der Brechsprung an der Kittfläche in der hinteren Linsengruppe größer
als 0,15 gemacht. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung
ergibt sich dadurch, daß der Unterschied in den Brechzahlen der beiden miteinander
verkitteten Linsen der vorderen Linsengruppe kleiner als o,oi ist. Beide Maßnahmen
ergeben den Vorteil, daß die Kittfläche in der vorderen Linsengruppe vorwiegend
zur chromatischen Korrektion und die Kittfläche in der hinteren Linsengruppe vorwiegend
zur Korrektion der Unschärfenfehler verwendet werden kann.
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Zur Korrektion der Unschärfenfehler und der Verzeichnung wird erfindungsgemäß
weiterhin vorgeschlagen daß folgende Werte für die Vorderradien der einzelnen Glieder
eingehalten werden: erste Linse der vorderen Linsengruppe: größer als das o,7fache,
aber kleiner als das 1fache der Brennweite der vorderen Linsengruppe; zweites Glied
der vorderen Linsengruppe: größer als das o,4fache, aber kleiner als das o,8fache
der Brennweite der vorderen Linsengruppe; erste Linse der hinteren Linsengruppe:
größer als das o,8fache, aber kleiner als das 1,2fache der Brennweite der hinteren
Linsengruppe; zweites Glied der hinteren Linsengruppe: größer als das lofache der
Brennweite der hinteren Linsengruppe. Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich
ferner dadurch, daß der Radius der Kittfläche in der vorderen Linsengruppe größer
als das 1,ßfache und kleiner als das 2fache der Brennweite der vorderen Linsengruppe
ist und daß- ihre erhabene Seite dem Bild zugewandt ist, daß ferner der Radius der
Kittfläche der hinteren Linsengruppe größer als das o,ßfache und kleiner als das
1fache der hinteren Linsengruppe ist und daß ihre erhabene Seite dem Objekt zugewandt
ist.
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Ebenso ist es nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorteilhaft,
daß die Einzelbrennweiten der einzelnen Glieder in den beiden Linsengruppen sich
je höchstens um den Faktor 1,8 unterscheiden.
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In der Abbildung ist ein afokales Vorsatzlinsensystem gemäß der Erfindung
im Schnitt dargestellt. In der nachstehend aufgeführten Tabelle sind die Zahlenwerte
für ein Beispiel eines solchen Systems angegeben.
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In der Abbildung und der Tabelle sind bezeichnet mit Y die Radien
der Flächen, mit d die Dicken der einzelnen Linsen, mit l die Luftabstände zwischen
den einzelnen Gliedern.
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Die angegebenen Werte sind auf eine Brennweite f' = 1 der vorderen
Linsengruppe bezogen. Die Fernrohrvergrößerung beträgt I' = 1,7.
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Die Einzelbrennweite der vorderen sammelnden Linsengruppe beträgt
bei dem ausgeführten Beispiel f' = 51,o7 mm, die Einzelbrennweite der hinteren zerstreuenden
Linsengruppe beträgt f" = 29,99 mm. Das photographische Objektiv, das dem erfindungsgemäßen
Vorsatzlinsensystem nachgeschaltet und in der Abbildung gestrichelt gezeichnet ist,
ist ein Objektiv mit einer Brennweite von 45 mm.
| Beispiel |
| Dicken |
| Linsen Radien und Abstände na VZ |
| Yi = -I- 0874643 |
| LI |
| Y2 = di = 0,13902 1,51821 65,2 |
| -E- 2,"j65$12 |
| 73 = -i- 055187o 11 o,oo196 |
| =- 1,671412 d2 0'241$2 1,612'J2 58,6 |
| Y |
| Lni n Ys d3 -= 0,05365 160565 37,9 |
| = -f-0874643 |
| l2 = 0,00196 |
| Ys = + o,655904 |
| Liv d4 = o,o44o6 1,69o72 54,8 |
| Y7 _ + 0328725 |
| 13 = 0,08028 |
| Ys = -I-15,331506 |
| v = -I- o,366184 d5 0'03427 1,72o33 503 |
| Y9 |
| Lvi " d, = 007441 151118 5o,9 |
| Yio = + 3,90699o |
1, bedeutet den Abstand der Austrittspupille des Vorsatzsystems vom letzten
Linsenscheitel. Diese Austrittspupille muß mit der Eintrittspupille des nachfolgenden
photographischen Systems zusammenfallen.