DE19617932A1 - Catadioptric lens with spherical hollow mirror and lens corrector - Google Patents

Abstract

The lens corrector consists of a collector meniscus (2) convex towards the incident light; of a dispersing lens (3); and of a collector meniscus (4) convex towards the incident light, all made of a uniform optical material. The lens corrector corrects spherical aberrations, comas, astigmatism and Petzval sums. The colour enlarging errors can be reduced to nil, and the colour longitudinal errors and spherochromatic zone errors minimised.

Description

Die Erfindung geht aus von einem katadioptrischen Objektiv nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Linsenkorrektoren für sphärische Hohlspiegel, die aus zwei Elementen bestehen sind bereits bekannt. Diese Korrektoren nach Jones, Brixner und Jones - Bird sind bis herunter zur Öffnungszahl 6 brauchbar, weisen aber starken Astigmatismus auf Siehe hierzu Seite 128-131 in:
Harrie Rutten, Martin van Venrooÿ TELESCOPE OPTICS, Evaluation and Design erschienen bei Willmann-Bell,Inc. zweite Ausgabe 1989.The invention is based on a catadioptric lens according to the preamble of the main claim. Lens correctors for spherical concave mirrors, which consist of two elements, are already known. These correctors according to Jones, Brixner and Jones - Bird can be used down to the number of openings 6, but have strong astigmatism. See pages 128-131 in:
Harrie Rutten, Martin van Venrooÿ TELESCOPE OPTICS, Evaluation and Design published by Willmann-Bell, Inc. second edition 1989.

Dadurch bedingt sind die entstehenden Teleskopobjektive nur für visuelle Zwecke und kleinere Objektfelder einsetzbar. Verbesserte Korrektoren, die ebenfalls aus nur zwei Elementen bestehen aber substantiell brechkraftlos sind, werden vom Autor in der Anmeldung P 195 36 636.0 unter anderem für sphärische Hohlspiegel gegeben. Diese korrigieren sphärische Aberration und Koma, wobei keinerlei chromatische Aberrationen mehr merkbar sind. Es verbleibt ein mäßiger Astigmatismus, so daß die Abbildungsqualität eines äquivalenten Ritchey - Chretien Spiegelsystems erreicht wird.The resulting telescope lenses are only for visual purposes and smaller ones Object fields can be used. Improved proofreaders that also consist of only two elements exist but are substantially non-refractive power, the author in the application P 195 36 636.0 for spherical concave mirrors. These correct spherical ones Aberration and coma, whereby no chromatic aberrations are noticeable. A moderate astigmatism remains, so that the imaging quality of an equivalent Ritchey - Chretien mirror system is achieved.

In den Jahren 1972 und 1974 gab C. Wynne dreilinsige Korrektoren für hyperbolische und parabolische Hohlspiegel an. Siehe dazu: Wynne, C. (1972). "Progress in Optics," Vol. 10, Chap. 4. North-Holland, Amsterdam Wynne, C. (1972). Mon. Not. R. Astron. Soc. 167, 189.In 1972 and 1974 C. Wynne gave three-lens hyperbolic and parabolic concave mirror. See: Wynne, C. (1972). "Progress in Optics," Vol. 10, Chap. 4. North Holland, Amsterdam Wynne, C. (1972). Mon. Not. R. Astron. Soc. 167, 189.

Dieser Korrektor ergibt eine ausgezeichnete Bildqualität und ist bezüglich der Korrektion der Aberrationen für einen parabolischen Hohlspiegel wohl nicht zu übertreffen ohne mehr oder kompliziertere Korrektorelemente zu verwenden.This corrector gives an excellent image quality and is regarding the correction of the Aberrations for a parabolic concave mirror cannot be surpassed without more or to use more complicated corrector elements.

Insbesondere ausgehend von einem solchen Korrektor hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt eine ähnlich hochgradige Korrektion für einen sphärisch ausgebildeten Hohlspiegel 1 zu erreichen. Aufgabe der Erfindung ist es somit einen Korrektor aus drei sphärischen Linsen anzugeben, der neben der Korrektion der sphärischer Aberration und der Koma auch den Astigmatismus und die Petzvalsumme korrigiert, wodurch ein ebenes anastigmatisches Bildfeld entsteht. Zugleich soll der Farbvergrößerungsfehler restlos vermieden und der Farblängsfehler und die sphärochromatischen Aberrationen nahezu auf Null gebracht werden.In particular, starting from such a corrector, the object of the invention is to achieve a similarly high-level correction for a spherically shaped concave mirror 1 . The object of the invention is therefore to provide a corrector made of three spherical lenses which, in addition to correcting the spherical aberration and the coma, also corrects the astigmatism and the Petzval sum, which creates a flat anastigmatic image field. At the same time, the color magnification error is to be completely avoided and the longitudinal color error and the spherochromatic aberrations are to be brought to almost zero.

Es entstand daher die Aufgabe mit nur sechs verfügbaren Linsenradien nun sechs primäre Aberrationen zu korrigieren. Erschwert wird die Aufgabe dadurch, daß für einen lichtstarken sphärischen Hohlspiegel die sphärische Aberration die dominierende Aberration ist. So beträgt sie für einen sphärischen Hohlspiegel der Öffnungszahl 4 im paraxialen Bildpunkt 100 Bogensekunden beziehungsweise in der Ebene des kleinsten Zerstreuungsscheibchens 25 Bogensekunden. Die Streuung durch Koma dagegen beträgt für einen parabolischen Hohl­ spiegel der Öffnungszahl 4 auf einem Objektfeld von 1 Grad Durchmesser 21 Bogensekunden, wozu noch einmal eine Streuung durch Astigmatismus von 4 Bogensekunden kommt. Für einen sphärischen Hohlspiegel der Öffnungszahl 4 und von 250 Millimeter Durchmesser beträgt der Durchmesser der Airy-disk für die Wellenlänge 550 Nanometer jedoch nur rund 1 Bogensekunde - d. h. für eine beugungsbegrenzte Abbildung sind die Zerstreuungsscheibchen im gesamten Spektralbereich und auf dem gesamten Bildfeld auf einen kleineren Wert zu bringen, wobei vorzugsweise die axiale Korrektion noch um einiges besser sein sollte. Für ein Objektfeld von 1 Grad Durchmesser soll die Abbildung beugungsbegrenzt verbleiben und für ein Objektfeld von 2 Grad Durchmesser sollen die Zerstreuungsscheibchen nicht größer als 20 Mikrometer werden.It was therefore the task to correct six primary aberrations with only six available lens radii. The task is made more difficult by the fact that the spherical aberration is the dominant aberration for a bright spherical concave mirror. For a spherical concave mirror with an opening number of 4, it is 100 arcseconds in the paraxial pixel or 25 arcseconds in the plane of the smallest disc. The scattering by coma, on the other hand, is 21 arcseconds for a parabolic concave mirror with an opening number of 4 on an object field of 1 degree in diameter, which is additionally caused by astigmatism of 4 arc seconds. However, for a spherical concave mirror with an opening number of 4 and a diameter of 250 millimeters, the diameter of the Airy disk for the 550 nanometer wavelength is only around 1 arc second - that is, for diffraction-limited imaging, the scattering discs in the entire spectral range and on the entire image field are at a smaller value to bring, preferably the axial correction should be much better. For an object field of 1 degree diameter, the image should remain diffraction-limited and for an object field of 2 degree diameter, the scattering discs should not be larger than 20 micrometers.

Der Korrektor soll neben der Aufgabe der Korrektion der Bildaberrationen auch dazu dienen die Brennweite zu erhöhen. So wird bei kurzer optischer Baulänge erreicht, daß die entstehen­ de Öffnungszahl des Objektives gut angepaßt ist an die Korrektion handelsüblicher Okulare. Diese sind in ihrem Design maximal für Öffnungszahlen bis herunter zu 5 abgestimmt. Bei noch kleineren Öffnungszahlen wird selbst die axiale Korrektion schon erheblich schlechter. Dem erfindungsgemäßen katadioptrischen Teleskopobjektiv mit nur sphärischen Flächen liegt damit die Aufgabe zu Grunde sowohl für hochauflösende visuelle Beobachtungen als auch für die Fotografie größerer Objektfelder mit höchster Abbildungsqualität auf einem ebenen Bildfeld einsetzbar zu sein.In addition to the task of correcting the image aberrations, the corrector is also intended to serve this purpose to increase the focal length. So it is achieved with a short optical length that they arise de The number of lens openings is well adapted to the correction of standard eyepieces. The design of these is designed for a maximum number of openings down to 5. At even smaller opening numbers make even the axial correction considerably worse. The catadioptric telescope lens according to the invention has only spherical surfaces therefore the task for both high-resolution visual observations and for the photography of larger object fields with the highest image quality on one level Field of view to be used.

Die Aufgabe wird gelöst gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Es zeigte sich, daß der von Wynne für einen parabolischen Spiegel angegebene Korrektor nicht für einen sphärischen Hohlspiegel übernommen werden kann.The object is achieved in accordance with the characterizing part of the main claim. It was found that the corrector specified by Wynne for a parabolic mirror cannot be adopted for a spherical concave mirror.

Die zusätzliche Aufgabe der Korrektion der sphärischen Aberration verlangt eine andere Ausbildung der Linsen. Durch zwei Maßnahmen kann hier eine hervorragende Korrektion auch für einen sphärischen Hohlspiegel erreicht werden. Die erste und zweite Korrektorlinse müssen näher an den jetzt sphärischen Hohlspiegel gebracht werden. Während aber die erste Linse wie im Design von Wynne ein gegen das einfallende Licht konvexer, sammelnder Menis­ kus verbleibt, wird die zweite Linse vorzugsweise bikonkav oder plankonkav ausgebildet und die dritte Linse ebenfalls ein gegen das einfallende Licht konvexer, sammelnder Meniskus. The additional task of correcting spherical aberration requires a different one Training the lenses. With two measures, an excellent correction can be made here can also be achieved for a spherical concave mirror. The first and second correction lens have to be brought closer to the now spherical concave mirror. But while the first Lens like in the Wynne design, a menis convex against the incident light kus remains, the second lens is preferably biconcave or plano-concave and the third lens is also a collecting meniscus convex against the incident light.  

Das erfindungsgemäße katadioptrische Teleskopobjektiv besteht damit in der Reihenfolge des Lichteinfalls aus einem sphärischen Hohlspiegel 1; einem gegen das einfallende Licht konvexen, sammelnden Meniskus 2; einer vorzugsweise bikonkaven oder plankonkaven Zerstreuungslinse 3 und einem weit entfernten gegen das einfallende Licht konvexen, sammelnden Meniskus 4. Alle Elemente 2, 3 und 4 des Linsenkorrektors können hierbei gemäß Anspruch 2 aus einheitlichem optischen Material gefertigt sein. Zum Beispiel kann das preiswerte Glas BK7 des Schott-Kataloges verwandt werden. Gemäß Anspruch 3 kann ein Planspiegel 5 in den Strahlengang eingebracht werden, der das Bildfeld des Teleskopobjektivs und den gegen das einfallende Licht konvexen, sammelnden Meniskus 4 aus dem optischen Tubus verlegt. Dazu wird der Planspiegel 5 vorzugsweise um 45 Grad gegen die optische Achse geneigt angeord­ net und in der Reihenfolge des Lichtweges kurz hinter der bikonkaven Zerstreuungslinse 3 eingebracht.
Bemerkenswerter Weise ist das erfindungsgemäße katadioptrische Teleskopobjektiv für einen bestimmten Abstand der Korrektorlinsen 2, 3 und 4 vom sphärischen Hohlspiegel 1 auch von Verzeichnung zu befreien. Im übrigen bleibt diese aber ohnehin klein. Von besonderem Wert ist die durch den Korrektor erreicht Brennweitenverlängerung bei etwa konstanter Baulänge. Damit wird die resultierende Öffnungszahl gegenüber der des sphäri­ schen Hohlspiegels 1 etwas herabgesetzt. Dies wirkt sich günstig auf die mit handelsüblichen Okularen erzielbaren Vergrößerungen aus. Zudem sind ausnahmslos alle Okulare für Öffnungszahlen größer gleich 5 korrigiert und weisen selbst axial erheblich verschlechterte Bildqualität auf, werden sie bei kleineren Öffnungszahlen benutzt. Damit ist es im erfindungsgemäßen Teleskopobjektiv möglich sphärische Hohlspiegel 1 der Öffnungszahl 4 zu nutzen, wodurch eine geringe Baulänge erreicht wird. Die Abbildungsqualität des erfindungsgemäßen Teleskopobjektivs ist so hoch, daß sie dem Auflösungsvermögen einigermaßen lichtempfindlicher fotografischer Filme überlegen ist. Sollten aber in Zukunft noch größerflächige CCD-Empfänger mit typischen Größen der einzelnen Detektorpixel von 10 Mikrometer und darunter angeboten werden und auch für den Amateur bezahlbar sein, so kann das Auflösungsvermögen des Objektivs annähernd ausge­ schöpft werden. Das erfindungsgemäße katadioptrische Teleskopobjektiv stellt einen erheb­ lichen technischen Fortschritt unter ausschließlicher Verwendung sphärischer Flächen dar und kann sowohl für hochauflösende visuelle Beobachtungen als auch zur Kleinbildfotografie höchster Qualität dienen.The catadioptric telescope objective according to the invention thus consists of a spherical concave mirror 1 ; a collecting meniscus 2 convex against the incident light; a preferably biconcave or plano-concave diverging lens 3 and a distant collecting meniscus 4 convex against the incident light. All elements 2 , 3 and 4 of the lens corrector can be made from a uniform optical material. For example, the inexpensive glass BK7 from the Schott catalog can be used. According to claim 3, a plane mirror 5 can be introduced into the beam path, which displaces the image field of the telescope objective and the collecting meniscus 4 , which is convex against the incident light, from the optical tube. For this purpose, the plane mirror 5 is preferably arranged at an angle of 45 degrees relative to the optical axis and introduced shortly behind the biconcave diverging lens 3 in the order of the light path.
It is noteworthy that the catadioptric telescope objective according to the invention can also be freed from distortion for a certain distance between the corrector lenses 2 , 3 and 4 from the spherical concave mirror 1 . Otherwise, however, this remains small anyway. Of particular value is the focal length extension achieved by the corrector with an approximately constant overall length. The resulting number of openings is somewhat reduced compared to that of the spherical concave mirror 1 . This has a favorable effect on the magnifications that can be achieved with commercially available eyepieces. In addition, all eyepieces for aperture numbers greater than or equal to 5 are corrected without exception and even have axially significantly deteriorated image quality, they are used for smaller aperture numbers. This makes it possible to use spherical concave mirrors 1 of the number of openings 4 in the telescopic lens according to the invention, as a result of which a small overall length is achieved. The imaging quality of the telescope lens according to the invention is so high that it is superior to the resolution of reasonably light-sensitive photographic films. If, however, larger-area CCD receivers with typical sizes of the individual detector pixels of 10 micrometers and below are offered in the future and also affordable for the amateur, the resolution of the lens can be almost exhausted. The catadioptric telescope lens according to the invention represents a significant technical advance using only spherical surfaces and can be used both for high-resolution visual observations and for high-quality 35mm photography.

Die Erfindung soll nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention will be explained below using several exemplary embodiments.

In den zu den Ausführungsbeispielen zugehörigen Zeichnungen zeigen:The drawings associated with the exemplary embodiments show:

Fig. 1 die Anordnung der Elemente des erfindungsgemäßen Objektivs. Fig. 1 shows the arrangement of the elements of the lens according to the invention.

Fig. 2 Spotdiagramme gemäß Ausführungsbeispiel 1 für Objektfelddurchmesser von 0; 0,5; 1 Grad für die Wellenlängen 400; 450; 500; 550; 600; 650 und 700 Nanometer. FIG. 2 shows spot diagrams according to Embodiment 1 of object field diameter of 0; 0.5; 1 degree for the wavelengths 400; 450; 500; 550; 600; 650 and 700 nanometers.

Fig. 3 Darstellung der tangentialen und sagittalen Aberrationen und der Verzeichnung gemäß Ausführungsbeispiel 1. Fig. 3 showing the tangential and sagittal aberrations and distortion according to Embodiment 1.

Fig. 4 Longitudinale Aberrationen des Ausführungsbeispiels 1 für die Wellenlängen 400; 450; 500; 550; 600; 650 und 700 Nanometer. Fig. 4 show longitudinal aberrations of the embodiment 1 for the wavelengths of 400; 450; 500; 550; 600; 650 and 700 nanometers.

Fig. 5 Darstellung des hier unmerklich kleinen Farbvergrößerungsfehlers. Fig. 5 representation of the imperceptibly small color magnification error.

Fig. 6 Polychromatische Strehlratio für 400 bis 700 Nanometer über dem Objektfeldradius. Fig. 6 polychromatic scattering ratio for 400 to 700 nanometers above the object field radius.

Fig. 7 Modulationsübertragungsfunktion für die Objektfelddurchmesser 0; 0,5 und 1 Grad. FIG. 7 shows modulation transfer function for the object field diameter 0; 0.5 and 1 degree.

Fig. 8 Darstellung der tangentialen und sagittalen Aberrationen und der Verzeichnung gemäß Ausführungsbeispiel 2. Fig. 8 showing the tangential and sagittal aberrations and distortion according to Embodiment 2.

Fig. 9 Spotdiagramme gemäß Ausführungsbeispiel 2 für Objektfelddurchmesser 0; 0,4; 0,8; 1,2; 1,6; 2,0 Grad für Wellenlängen 400; 450; 500; 550; 600; 650 und 700 Nanometer. Fig. 9 spot diagrams according to Embodiment 2 of object field diameter 0; 0.4; 0.8; 1.2; 1.6; 2.0 degrees for wavelengths 400; 450; 500; 550; 600; 650 and 700 nanometers.

Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1

Das Ausführungsbeispiel weist eine Brennweite von 1253,29 Millimeter und die Öffnungszahl 4 des Hohlspiegels 1 von 250 Millimeter Durchmesser auf. Es wurde für ein Objektfeld von 1 Grad Durchmesser optimiert. Das Objektiv ist komplett aus BK7 aufgebaut. BK7 ist ein Glas des Schott-Kataloges mit der Glaskennzahl 517642. Wie Fig. 2 zeigt, bleiben die Zerstreuungs­ scheibchen axial unter 6,7 Mikrometer und auf dem Bildfeld von 21,9 Millimeter Durchmesser unter 8 Mikrometer Durchmesser.The exemplary embodiment has a focal length of 1253.29 millimeters and the number of openings 4 of the concave mirror 1 of 250 millimeters in diameter. It was optimized for an object field of 1 degree diameter. The lens is made entirely of BK7. BK7 is a glass from the Schott catalog with the glass number 517642. As shown in FIG. 2, the scattering discs remain axially below 6.7 micrometers and on the image field of 21.9 millimeters in diameter below 8 micrometers in diameter.

Konstruktionsdaten des Ausführungsbeispiels 1 Design data of embodiment 1

Die Seidelsummen der Flächenteilkoeffizienten nach der 3. Ordnung des Ausführungsbeispiels betragen:The silk sums of the area coefficients according to the 3rd order of the exemplary embodiment be:

• a) für Licht der Wellenlänge C (656,27 nm):
  A = +0,0407 B = +0,0277 C = +0,0514 P = -0,0799 V = -9,5705a) for light of wavelength C (656.27 nm):
  A = +0.0407 B = +0.0277 C = +0.0514 P = -0.0799 V = -9.5705
• b) für Licht der Wellenlänge e (546,07 nm):
  A = +0,0344 B = +0,0249 C = +0,0281 P = -0,0724 V = -10,0320b) for light of wavelength e (546.07 nm):
  A = +0.0344 B = +0.0249 C = +0.0281 P = -0.0724 V = -10.0320
• c) für Licht der Wellenlänge F (486,13 nm):
  A = +0,0283 B = +0,0204 C = +0,0053 P = -0,0678 V = -10.0213.c) for light of wavelength F (486.13 nm):
  A = +0.0283 B = +0.0204 C = +0.0053 P = -0.0678 V = -10.0213.

Hierbei steht A für sphärische Aberration; B für Koma; C für Astigmatismus; P für Petzval­ summe und V für Verzeichnung. Die Krümmung der sagittalen Schale ergibt sich aus P + C, die der tangentialen Schale aus P + 3C und die Krümmung des mittleren Bildfeldes ergibt sich aus P + 2C für a) zu: +0,0229 und für b) zu: -0,0162.Here A stands for spherical aberration; B for coma; C for astigmatism; P for Petzval sum and V for distortion. The curvature of the sagittal shell results from P + C, that of the tangential shell from P + 3C and the curvature of the central image field results from P + 2C for a) to: +0.0229 and for b) to: -0.0162.

Fig. 2 zeigt die Spotdiagramme, wobei der durchgezogene Kreis die Airy-disk für die Wellen­ länge 550 Nanometer ist. Der Durchmesser des Meniskus 2 wurde auf 85 Millimeter begrenzt - aber auch ohne diese Maßnahme bliebe das Spotdiagramm am Rande unter 10 Mikrometer Durchmesser. Der durch die Begrenzung bewirkte Helligkeitsabfall beträgt unter 5 Prozent. Fig. 2 shows the spot diagrams, the solid circle is the Airy disk for the wavelength of 550 nanometers. The diameter of meniscus 2 was limited to 85 millimeters - but even without this measure, the spot diagram would remain less than 10 micrometers in diameter. The drop in brightness caused by the limitation is less than 5 percent.

Fig. 3 zeigt die sehr gute Korrektion des Astigmatismus. Die Verzeichnung bleibt unter 0,05 Prozent und liegt beim Objektfelddurchmesser von 1 Grad bei 0,83 Bogensekunden. Fig. 3 shows the very good correction of astigmatism. The distortion remains below 0.05 percent and is 0.83 arcseconds for the object field diameter of 1 degree.

Fig. 4 zeigt die gute Korrektion des Farblängsfehlers und der sphärochromatischen Zonenfehler Fig. 4 shows the good correction of longitudinal chromatic aberration and the error zone sphärochromatischen

Fig. 5 zeigt die hochgradige Korrektion des nun unmerkbaren Farbvergrößerungsfehlers. Fig. 5 shows the high level correction of the now imperceptible color magnification error.

Fig. 6 zeigt, daß die Abbildung auf dem gesamten Bildfeld eindeutig beugungsbegrenzt erfolgt. Fig. 6 shows that the image is clearly diffraction limited on the entire image field.

Das Kriterium Strehl Ratio < 0,8 wird sowohl axial als auch auf dem gesamten Bildfeld erfüllt.The Strehl Ratio <0.8 criterion is met both axially and across the entire image field.

Fig. 7 zeigt, daß die Modulationsübertragungsfunktion nahezu unabhängig vom Durchmesser des Objektfeldes im Bereich bis zu einem Grad ist. Fig. 7 shows that the modulation transfer function is almost independent of the diameter of the object field in the range up to one degree.

Die Mittenobstruktion kann weiter verringert werden, indem der Abstand des Meniskus 2 vom sphärischen Hohlspiegel 1 größer gewählt wird. Allerdings wird es dann schwieriger die Petzvalsumme zu korrigieren und gleichzeitig tendiert der Meniskus 4 während der Optimie­ rung dazu zu nahe an die Bildebene zu geraten, so daß der Anschluß einer Kamera schwierig wird. Ein derartiges System ist also mehr für visuelle Zwecke optimiert. Ohnehin sind der Erhöhung des Abstandes zwischen 1 und 2 Grenzen gesetzt, da ansonsten der Meniskus 4 in den optischen Tubus zu liegen kommt.The central obstruction can be further reduced by making the distance between the meniscus 2 and the spherical concave mirror 1 larger. However, it then becomes more difficult to correct the Petzval sum and at the same time the meniscus 4 tends to get too close to the image plane during the optimization, so that the connection of a camera becomes difficult. Such a system is therefore more optimized for visual purposes. In any case, there are limits to increasing the distance between 1 and 2, since otherwise the meniscus 4 comes to lie in the optical tube.

Im Ausführungsbeispiel könnte so dieser Abstand zwischen 1 und 2 etwa auf 720 Millimeter gebracht werden, womit sich die Mittenobstruktion auf unter 30 Prozent bringen läßt. In the exemplary embodiment, this distance between 1 and 2 could be approximately 720 millimeters be brought, with which the center obstruction can be brought to below 30 percent.  

Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2

Im Ausführungsbeispiel 2 soll zusätzlich auch die Verzeichnung korrigiert werden. Wieder wird ein sphärischer Hohlspiegel 1 von 250 Millimeter Durchmesser und 1000 Millimeter paraxialer Brennweite verwandt. Aus "kosmetischen" Gründen wird dazu noch die Rand­ bedingung gestellt, daß die Gesamtbrennweite des Teleskopobjektivs genau 1250 Millimeter beträgt.In example 2, the distortion is also to be corrected. Again, a spherical concave mirror 1 with a diameter of 250 millimeters and a paraxial focal length of 1000 millimeters is used. For "cosmetic" reasons, the boundary condition is that the total focal length of the telescope lens is exactly 1250 millimeters.

Konstruktionsdaten des Ausführungsbeispiels 2 Design data of embodiment 2

Die Seidelsummen der Flächenteilkoeffizienten nach der 3. Ordnung des Ausführungsbeispiels betragen:The silk sums of the area coefficients according to the 3rd order of the exemplary embodiment be:

• a) für Licht der Wellenlänge C (656,27 nm):
  A = +0,0407 B = +0,0285 C = +0,0726 P = -0,1042 V = +2,6279a) for light of wavelength C (656.27 nm):
  A = +0.0407 B = +0.0285 C = +0.0726 P = -0.1042 V = +2.6279
• b) für Licht der Wellenlänge e (546,07 nm):
  A= +0,0340 B = +0,0244 C = +0,0459 P = -0,0977 V= +2,5018b) for light of wavelength e (546.07 nm):
  A = +0.0340 B = +0.0244 C = +0.0459 P = -0.0977 V = +2.5018
• c) für Licht der Wellenlänge F (486,13 nm):
  A = +0,0284 B = +0,0211 C = +0,0235 P = -0,0924 V = +2,3638.c) for light of wavelength F (486.13 nm):
  A = +0.0284 B = +0.0211 C = +0.0235 P = -0.0924 V = +2.3638.

Hierbei steht A für sphärische Aberration; B für Koma; C für Astigmatismus; P für Petzval­ summe und V für Verzeichnung. Die Krümmung der sagittalen Schale ergibt sich aus P + C, die der tangentialen Schale aus P + 3C und die Krümmung des mittleren Bildfeldes ergibt sich aus P + 2C für a) zu: +0,0414 und für b) zu: -0,0059.Here A stands for spherical aberration; B for coma; C for astigmatism; P for Petzval sum and V for distortion. The curvature of the sagittal shell results from P + C, that of the tangential shell from P + 3C and the curvature of the central image field results from P + 2C for a) to: +0.0414 and for b) to: -0.0059.

Bemerkung: die Verzeichnung ist so korrigiert, daß sie am Bildfeldrand zu Null wird und nicht in der dritten Ordnung. Siehe dazu Fig. 8. Die maximale Verzeichnung auf dem Bildfeld beträgt -0,002 Prozent und liegt damit bei etwa 0,036 Bogensekunden und somit weit unter dem Auflösungsvermögen von etwa 0,5 Bogensekunden des Teleskopobjektivs mit 250 Millimeter Durchmesser. Note: the distortion is corrected so that it becomes zero at the edge of the image field and not in the third order. See Fig. 8. The maximum distortion on the image field is -0.002 percent and is thus approximately 0.036 arcseconds and thus far below the resolution of approximately 0.5 arcseconds of the telescopic objective with a diameter of 250 millimeters.

Ausführungsbeispiel 3Embodiment 3

Das Ausführungsbeispiel 3 wird als Teleskopobjektiv für die Übertragung eines Objektfeldes von 2 Grad Durchmesser optimiert. Der sphärische Hohlspiegel 1 hat wieder 250 Millimeter Durchmesser und -2000 Millimeter Krümmungsradius. Die Zerstreuungslinse 3 wurde hier plankonkav ausgeführt. Der Durchmesser des Meniskus 2 wurde wieder auf 85 Millimeter begrenzt, wodurch am Rand des Bildfeldes ein Helligkeitsabfall von tolerablen 14 Prozent entsteht. Die Brennweite des Ausführungsbeispiels beträgt 1211,21 Millimeter.Embodiment 3 is optimized as a telescopic lens for the transmission of an object field of 2 degrees in diameter. The spherical concave mirror 1 again has a diameter of 250 millimeters and a radius of curvature of -2000 millimeters. The diverging lens 3 was made plano-concave here. The diameter of the meniscus 2 was again limited to 85 millimeters, resulting in a tolerance drop of 14 percent at the edge of the image field. The focal length of the exemplary embodiment is 1211.21 millimeters.

Konstruktionsdaten des Ausführungsbeispiels 3 Design data of embodiment 3

Die Seidelsummen der Flächenteilkoeffizienten nach der 3. Ordnung des Ausführungsbeispiels betragen:The silk sums of the area coefficients according to the 3rd order of the exemplary embodiment be:

• a) für Licht der Wellenlänge C (656,27 nm):
  A = +0,0311 B = +0,0150 C = +0,0205 P = -0,0157 V = -35,1885a) for light of wavelength C (656.27 nm):
  A = +0.0311 B = +0.0150 C = +0.0205 P = -0.0157 V = -35.1885
• b) für Licht der Wellenlänge e (546,07 nm):
  A = +0,0234 B = +0,0102 C = +0,0037 P = -0,0090 V = -35,6039b) for light of wavelength e (546.07 nm):
  A = +0.0234 B = +0.0102 C = +0.0037 P = -0.0090 V = -35.6039
• c) für Licht der Wellenlänge F (486,13 nm):
  A = +0,0169 B = +0,0061 C = -0,0100 P = -0,0034 V = -35,9624.c) for light of wavelength F (486.13 nm):
  A = +0.0169 B = +0.0061 C = -0.0100 P = -0.0034 V = -35.9624.

Hierbei steht A für sphärische Aberration; B für Koma; C für Astigmatismus; P für Petzval­ summe und V für Verzeichnung. Die Krümmung der sagittalen Schale ergibt sich aus P + C, die der tangentialen Schale aus P + 3C und die Krümmung des mittleren Bildfeldes ergibt sich aus P + 2C für a) zu: +0,0248 und für b) zu: -0,0016.Here A stands for spherical aberration; B for coma; C for astigmatism; P for Petzval sum and V for distortion. The curvature of the sagittal shell results from P + C, that of the tangential shell from P + 3C and the curvature of the central image field results from P + 2C for a) to: +0.0248 and for b) to: -0.0016.

Das heißt selbst für ein Objektfeld von 2 Grad Durchmesser ist die Ebnung des Bildfeldes hervorragend. Ausdruck dieser sehr guten Korrektion sind die Spotdiagramme in Fig. 9. Auf dem gesamten Bildfeld bleiben die Zerstreuungsscheibchen kleiner als 12 Mikrometer. Selbst bei voller Größe des Meniskus 2 blieben die Zerstreuungsscheibchen unter 18 Mikrometer. Das axiale Zerstreuungsscheibchen bleibt unter 7,7 Mikrometer.This means that even for an object field of 2 degrees in diameter, the leveling of the image field is excellent. The spot diagrams in FIG. 9 are an expression of this very good correction. The scattering discs remain smaller than 12 micrometers over the entire image field. Even with the full size of meniscus 2 , the diffusion discs remained below 18 microns. The axial dispersing disc remains below 7.7 micrometers.

Claims (3)

1. Katadioptrisches Objektiv, bei dem einfallendes Licht auf einen sphärischen Hohlspiegel 1 trifft und nachfolgend auf einen Linsenkorrektor,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Linsenkorrektor in der Reihenfolge des Lichteinfalls aus einem gegen das einfallende Licht konvexen, sammelnden Meniskus (2); einer Zerstreuungslinse (3) und einem gegen das einfallende Licht konvexen, sammelnden Meniskus (4) besteht, wobei der Linsenkorrektor aus den Elementen (2, 3) und (4) sphärische Aberration, Koma, Astig­ matismus und Petzvalsumme korrigiert, wobei der Farbvergrößerungsfehler zu Null wird und Farblängsfehler und sphärochromatische Zonenfehler minimiert werden.1. catadioptric objective, in which incident light strikes a spherical concave mirror 1 and subsequently on a lens corrector,
characterized in that
the lens corrector in the order of the incidence of light from a collecting meniscus ( 2 ) convex against the incident light; there is a diverging lens ( 3 ) and a collecting meniscus ( 4 ) which is convex against the incident light, the lens corrector comprising the elements ( 2 , 3 ) and ( 4 ) correcting spherical aberration, coma, astigmatism and Petzval sum, the color magnification error increasing Will zero and longitudinal color errors and sphero-chromatic zone errors will be minimized. 2. Katadioptrisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linsenkorrektor aus den Elementen (2, 3) und (4) aus einem einheitlichen optischen Material ausgebildet wird.2. Catadioptric lens according to claim 1, characterized in that the lens corrector is formed from the elements ( 2 , 3 ) and ( 4 ) from a uniform optical material. 3. Katadioptrisches Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reihenfolge des Lichtweges nach der Zerstreuungslinse (3) ein gegen die optische Achse vorzugsweise um 45 Grad geneigter Planspiegel (5) eingebracht wird, der das Licht aus dem eigentlichen optischen Tubus auskoppelt, wobei nun der gegen das einfallende Licht konvexe, sammelnde Meniskus (4) außerhalb des optischen Tubus angeordnet ist.3. Catadioptric lens according to claim 1 or 2, characterized in that in the order of the light path after the diverging lens ( 3 ) is introduced against the optical axis preferably by 45 degrees inclined plane mirror ( 5 ) which the light from the actual optical tube decouples, the convex meniscus ( 4 ), which is convex against the incident light, now being arranged outside the optical tube.