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Prismen -Anamorphot Anamorphotische Systeme, d. h. Systeme, die in
einer Richtung des Blickfeldes eine andere Vergrößerung aufweisen als in der Richtung
senkrecht dazu, sind allgemein bekannt. Sie werden häufig als teleskopisches System
ausgebildet und zusammen mit photographischen oder Projektionsobjektiven für die
Zwecke der sogenannten Breitbildphotographie und -kinematographie verwendet.
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Anamorphotische Systeme können aus zylindrischen oder torischen brechenden
und bzw. oder spiegelnden Flächen zusammengebaut sein oder aber aus einem oder mehreren
keilförmigen Prismen bestehen.
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Der Anamorphot nach der Erfindung ist von der zuletzt erwähnten Art
und ist durch ein keilförmiges Prisma gekennzeichnet, bei dem eine der Seitenflächen
verspiegelt ist und das derart angeordnet ist, daß die aus dem Gegenstandsraum kommenden
Strahlen durch die andere Seitenfläche hindurch in das Prisma eintreten, an der
verspiegelten Seitenfläche innen zurückgeworfen werden und durch die andere Seitenfläche
hindurch unter einem Winkel zu den eintretenden Strahlen austreten.
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Bei den bekannten Prismen-Anamorphoten wird darauf abgezielt, diese
geradesehend zu gestalten, d. h., daß die optische Achse nicht von dem Anamorphoten
abgelenkt wird. Bei dem Anamorphoten nach der Erfindung anamorphotisiert das Prisma
mit verspiegelter Seitenfläche nicht nur die eintretenden Bündel, d. h. vergrößert
oder verkleinert ihre Abmessung in einer Richtung unter gleichzeitiger Verkleinerung
bzw. Vergrößerung des Winkels, den sie in dieser Richtung mit der optischen Achse
einschließen, sondern knickt gleichzeitig die optische Achse um einen gewissen Winkel,
etwa von 90°, in der anamorphotischen Richtung. Dadurch weist der Anamorphot nach
der Erfindung neue Anwendungsmöglichkeiten auf, von denen im nachfolgenden eine
im einzelnen beschrieben wird.
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Der Anamorphot nach der Erfindung kann von durchaus einfachem Aufbau
sein und beansprucht nur wenig Raum.
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Bekanntlich ist die von Prismen gelieferte Ablenkung von dem Einfallwinkel
der Strahlen abhängig. Mit anderen Worten, bei Prismen-Anamorphoten weist der Verzerrungsfaktor,
d. h. also das Verhältnis, in dem das Bild zusammengezogen oder gedehnt wird, innerhalb
des Feldes einen gewissen Verlauf auf.
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Um den Verzerrungsfaktor über das ganze Blickfeld weitestgehend konstant
zu halten, kann im Strahlengang vor oder nach dem Prisma mit verspiegelter Seitenfläche
mindestens ein anderes keilförmiges Prisma angeordnet sein, dessen Erzeugende parallel
zu jenen des Prismas mit verspiegelter Seitenfläche verlaufen und das mit seinem
Scheitel in entgegengesetzter Richtung als das Prisma mit verspiegelter Seitenfläche
steht. Durch passende Wahl der Scheitelwinkel, Lagen und Werkstoffe der Prismen
ist es möglich, zu bewirken, daß der Verlauf der Vergrößerung in dem einen Prisma
von jenem in dem anderen Prisma teilweise ausgeglichen wird, und die Prismen gemeinsam
die gewünschte anamorphotische Stärke aufweisen sowie die optische Achse um den
gewünschten Winkel ablenken. In der Zeichnung ist Fig. 1 eine schematische Darstellung
eines mit Anamorphoten nach der Erfindung ausgerüsteten Periskops, Fig. 2 eine Draufsicht
auf den oberen Anamorphoten aus Fig. 1 und Fig. 3 eine entsprechende Draufsicht
auf den unteren Anamorphoten aus Fig. 1.
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In Fig. 1 sind das Gehäuse des Instruments und sämtliche nicht zu
den Figuren herangezogenen Teile weggefallen. Die Figur zeigt ein mit einem Bildwandler
ausgestattetes Periskop, wie dieses beispielsweise in Fahrzeugen verwendet wird,
um diese in der Nacht ohne normale Scheinwerferbeleuchtung fahren zu können. Die
Fahrzeuge sind mit ultraroten Scheinwerfern ausgerüstet, die das Gelände vor dem
Fahrzeug beleuchten. Das Periskop enthält eine Voroptik, die mit einer den Strahlengang
senkrecht knickenden
Reflexionsfläche und einem bildentwerfenden
System ausgerüstet ist und die ein ultrarotes Bild auf der Photokathode des im senkrechten
Teil des Periskops angeordneten Bildwandlers erzeugt. Letzterer wandelt in bekannter
Weise auf elektronenoptischem Wege dieses Bild zu einem sichtbaren Fluoreszenzbild
auf dem Bildschirm um, das durch eine Vergrößerungsnachoptik betrachtet werden kann.
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Wenn man das Blickfeld eines derartigen Instruments mittels anamorphotischerSysteme
auszudehnen versucht, stellt sich die Aufgabe, die anamorphotischen Systeme derart
zu gestalten, daß sie in dem kleinen, für die Periskope in Fahrzeugen verfügbaren
Raum, insbesondere in Höhenrichtung untergebracht werden können. Durch Anwendung
des Prisma-Anamorphots nach der Erfindung wird diese Schwierigkeit auf einfache
Weise gelöst.
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In Fig. 1 ist der Bildwandler mit 1 bezeichnet. Auf einer Photokathode
2 wird ein anamorphotisches Bild durch die Voroptik erzeugt, die aus dem sehr lichtstarken
Objektiv 3, das etwa ein rotationssymmetrisches Feld von 27° aufweist, sowie aus
dem 45°-Prisma 4, dessen Hypothenusafläche die optische Achse senkrecht um 90° knickt,
und aus dem von den Prismen 5 und 6 gebildeten anamorphotischen System nach der
Erfindung besteht. Die Kanten der Prismen 5 und 6 stehen senkrecht zu jenen des
Prismas 4.
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Die Wirkungsweise des Anamorphots ist am besten aus Fig. 2 ersichtlich,
in der eine Draufsicht auf den Anamorphot samt dem Ablenkprisma 4 gegeben ist. Das
Prisma 6 weist einen kleinen Scheitelwinkel auf und ist unter einem Winkel von etwa
45° zu der optischen Achse neben dem Ablenkprisma 4 angeordnet. Die von den eintretenden
Bündeln abgewendete Seitenfläche ist verspiegelt. Das Prisma 5 weist einen größeren
Scheitelwinkel auf, der, in bezug auf die optische Achse gerechnet, in entgegengesetzter
Richtung als das Prisma 6 zeigt. Es ist mit seiner Austrittsfläche an die Eintrittsfläche
des Ablenkprismas 4 angekittet.
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In Fig. 2 sind drei waagerecht einfallende Bündel von gleicher Breite
7, 8 und 9 dargestellt, die von der Mitte bzw. von den beiden Rändern des Feldes
kommen und Winkel von etwa 20° miteinander einschließen. Die Bündel werden beim
Ein- und Austreten an der Stirnfläche des Prismas 6 gebrochen und an der verspiegelten
Rückfläche zurückgestrahlt. Deutlich ist ersichtlich, daß die austretenden Bündel
gegenüber den eintretenden Bündeln verbreitert sind, und zwar am stärksten für das
Bündel 8 mit dem größten Einfallwinkel auf der Stirnfläche, das auch am stärksten
abgelenkt wird. Die Bündel treten sodann in das zweite Prisma, und damit werden
sie noch einmal verbreitert, wobei die Winkel, die sie zwischen sich einschließen,
verkleinert werden. Das Bündel 8 hat jetzt indessen den kleinsten Einfallwinkel,
Bündel 9 den größten, so daß die Wirkung der ungleichen Ablenkungen wenigstens teilweise
von dem Prisma 5 ausgeglichen wird. Der Winkel zwischen den äußersten Bündeln ist,
wenn sie in das Prisma 4 eintreten, gleich dem Feldwinkel des Objektivs 3, d. h.
also etwa 27°. Der anamorphotische Faktor des Prisma-Anamorphots ist folglich etwa
1,5.
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Die Prismen 5 und 6 führen naturgemäß einen Farbfehler ein, wenn Licht
von einem etwas ausgedehnten Spektralbereich benutzt wird. Bei der hier beschriebenen
Anwendung ist die ultrarote Strahlung indessen hinreichend monochromatisch, so daß
eine Ausgestaltung eines oder beider Prismen als Duplet für die Zwecke der Farbkorrektion
unterbleiben kann.
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Das anamorphotische Bild auf dem Bildschirm des Bildwandlers 1 wird
durch eine Vergrößerungsnachoptik betrachtet, die binokular ausgebildet ist und
aus einem 45°-Ablenkprisma 10, einem Objektiv 11 mit großer absoluter und relativer
Öffnung, einem von dem Prismenduplet 12 und dem Prisma 13 mit verspiegelter Rückfläche
gebildeten Prismen-Anamorphoten, den beiden parallel eingestellten Fernrohrobjektiven
14 und 15, den rhomboedrischen Prismen 16 und 17 und den in der Figur nur schaubildlich
dargestellten Okularen 18 und 19 besteht. Die gegenstandsseitige Brennebene des
Objektivs 11 deckt sich mit dem Bildschirm der Röhre 1, so daß die aus diesem Objektiv
heraustretenden Bündel parallel sind. Nachstehend wird dieses Objektiv deshalb als
Kollimatorobjektiv bezeichnet. Das Fluoreszenzbild der Röhre 1 wird von dem Objektiv
11 auf unendlich abgebildet und durch einen von den Objektiven 14 und 15, den die
Fernrohrachsen auf Augenabstand und in eine waagerechte Ebene bringenden Rhomboedern
16 und 17 und den Okularen 18,19 gebildeten Binokularfernrohr betrachtet.
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Der parallele Strahlengang zwischen Kollimatorobjektiv und Fernrohrobjektiven
gibt Gelegenheit, einen Prismen-Anamorphoten nach der Erfindung vorzusehen, der
nicht nur das Fluoreszenzbild entzerrt, sondern auch die optische Achse um 90° in
Richtung der Okulare knickt, bevor er sich in zwei Teile trennt. Die Wirksamkeit
des in Fig. 3 in Draufsicht dargestellten Prismen-Anamorphoten entspricht ganz derjenigen
des in Fig. 2 dargestellten, wenn auch der Strahlengang und damit die anamorphotische
Wirkung die umgekehrten sind. Der anamorphotische Faktor ist naturgemäß wieder gleich
1,5. Zum Zweck des Ausgleiches des Farbfehlers ist das Prisma 12 als gekittetes
Duplet ausgebildet, wobei Rücksicht darauf genommen ist, daß das von dem Bildschirm
der Röhre 1 kommende Fluoreszenzlicht die Wellenlängen von 5000 bis 6000 A enthält.
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Die Kenndaten der anamorphotischen Systeme aus Fig. 2 und 3 sind folgende:
| Prisma I Scheitelwinkel I Glas |
| 5 20°, 3' SF 11 |
| 6 6°, 0' BaLK 1 |
| 1 400, 0' SK 16 |
| 1211 16°, 17' F 2 |
| 13 6°, 0' BK 7 |
Der Einfallwinkel des Achsenstrahls auf das Prisma 6 ist 47°; der Achsenstrahl tritt
senkrecht durch die Austrittsfläche des Prismas 5. Der Ausfallwinkel des Achsenstrahls
beim Prisma 13 ist ebenso gleich 47°. Der Achsenstrahl fällt senkrecht auf Prisma
12 ein. Beträgt das Feld beim System 5,6 40° und jenes beim System 12,13 26°, so
sind die anamorphotischen Faktoren für die Mitte und die Ränder des Bildes beziehungsweise:
| System 5,6 ....... 1,4 1,6 1,8 |
| System 12,13 ....... 1,45 1,55 1,6 |
Die resultierende anamorphotische Vergrößerung im Bild schwankt somit von 0,97 in
der Mitte bis
zu 1,02 und 1,11 an den äußersten Rändern des Feldes
von 40°.
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Fig. 1 zeigt deutlich den gedrängten Bau des Periskops, insbesondere
dessen geringe Höhe, und die verhältnismäßig einfachen optischen Mittel, durch die
die gewünschte Einblickrichtung und die aufgerichtete Bildlage erhalten werden.