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Galilei-Fernrohr Obwohl dem Sprachgebrauch nach beim Galilei-Fernrohr
die optischen Elemente in zwei Gruppen zusammengefaßt als Objektiv und Okular bezeichnet
werden, ist das Galilei-Glas bekanntlich in konstruktiver Beziehung als untrennbares
Ganzes anzusehen. Wenn daher auch im folgenden lediglich der Kürze halber von der
Einfügung eines besonderen Korrektionselementes im Objektiv oder Okular gesprochen
wird, so ist damit notwendigerweise eine entsprechend veränderte Formgebung aller
übrigen optischen Elemente des Galilei-Systeins verbunden zu denken, damit die erstrebte
Bildverbesserung möglich wird.
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Die meist gebräuchliche Art des Galilei-Systems besteht aus einer
negativen Kronglaslinse als Okular und einem Objektiv, das aus einem negativen Flintelement
und einem positiven Kronelement besteht, die beide miteinander verkittet sind. Zur
Abkürzung wird diese Art als das einfache Galilei-System bezeichnet. Ihr gegenüber
steht das zusammengesetzte Galilei-System, dem zur Bildverbesserung noch weitere
Linsen oder Linsengruppen im Objektiv oder Okular eingefügt sind.
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Da die Herstellung des zusammengesetzten Galilei-Systems ziemlich
teuer ist, so hat es keinen nennenswerten Markterfolg zu verzeichnen. Das wirtschaftlich
erfolgreiche einfache Galilei-System bietet dagegen nur wenige und begrenzte Verbesserungsmöglichkeiten,
welche indessen immer einen technischen Vorteil in der Vergrößerung des brauchbaren
Gesichtsfeldes und damit in der Regel einen gedrungeneren Bau des Fernrohres ergeben.
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Da in den gewöhnlichen Bestandteilen des einfachen Galilei-Fernrohres
die Glasarten feststehen, so muß für die Achromas.ie in der Achse über das Brechkraftverhältnis
des sammelnden und zerstreuenden Objektivteils verfügt werden, so daß zur Einwirkung
auf die Fehler der sphärischen Aberration, des Astigmatismus, der chromatischen
Vergrößerungsdifferenz und der Verzeichnung nur noch die beiden Durchbiegungen des
Objektivs und Okulars zur Verfügung stehen. Mit diesen zwei Veränderlichen können
natürlich nur zwei der genannten vier Fehler für eine bestimmte Öffnung bzw. einen
bestimmten Gesichtsfeldwinkel korrigiert werden. Oder es kann etwa zwisehen allen
vier Fehlern ein nur relatives optimales Korrekturkompromiß erzielt werden. Wenn
man am einfachen Galilei-System weitere Korrekturmöglichkeiten schaffen will, bleibt
nur die Änderung
der Glasarten offen,- und zwar zur Hauptsache nur
die Änderung der Brechungsindizes. In diesem Sinne ist eine Verbesserung des einfachen
Galilei-Glases bekannt geworden, bei welcher die sonst übliche Differenz der Brechungsindizes
zwischen dem sammelnden und zerstreuenden Teil des Objektivs durch Wahl eines geeigneten
Schwerkrons für das sammelnde Element fast völlig ausgemerzt ist. Ein anderer Weg
zur Verbesserung der Korrektur des Gesamtsystems liegt in einer Erhöhung der Differenz
des Brechungsindex des Okulars und des äquivalenten Brechungsindex des Gesamtobjektivs.
In dieser Richtung ist eine Verbesserung des Galilei-Systems bekannt geworden, bei
der die Differenz der genannten Brechungsindizes durch Wahl eines geeigneten Schwerkrons
für das Okular erreicht ist. Man könnte auch ein besonders leichtes Flint in den
zerstreuenden Objektivteil oder endlich ein besonders leichtes Kren (z. B. Fluor-
oder Phosphatkron) in den sammelnden Objektivteil einfügen. Dieser Weg zur Erhöhung
der Differenz der Brechungsindizes ist durch die verfügbaren Glasarten in seinem
Erfolg begrenzt.
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Die gegenwärtige Erfindung zur Erweiterung des Korrekturbereiches
des einfachen Galilei-Systems erreicht die vorteilhafte Erhöhung der Differenz der
Brechungsindizes zwischen dem Okular und dem Objektiv dadurch, daß sie, sei es unter
Beibehaltung der gewöhnlichen Glassorten des einfachen Galilei-Systems oder sei
es unter gleichzeitiger Benutzung des vorhin angegebenen Weges, den äquivalenten
Brechungsindex des Objektivs erniedrigt durch Einfügung eines Luftzwischenraums
geeigneter Dicke zwischen dem sammelnden und zerstreuenden Teil des Objektivs. Die
dadurch mitbedingte unerwünschte Änderung der übrigen Korrektionsdaten, z. B. die
Änderung der äquivalenten mittleren Dispersion des Objektivs, wird durch geeignete
Formgebung aller verfügbaren Radien des Gesamtsystems wieder kompensiert. Die Erfindung
ermöglicht auf diese Weise, außer der chromatischen Abweichung in der Achse die
vier übrigen Fehler für einen größeren Gesichtsfeldwinkel zu korrigieren als gewöhnlich
und daneben den Astigmatismus unempfindlich gegen kleinere Änderungen des Blendenabstandes
zu halten.
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Durch die Trennung der sonst verkitteten Glieder des Objektivs in
Verbindung mit geeigneter Formgebung aller Radien wird auch erreicht, daß die in
Betracht kommenden Fehlerkurven statt sonst nur eines Schnittpunktes mit der Nullachse
deren zwei erhalten, mit anderen Worten, daß eine Korrektur höherer Ordnung der
in Betracht kommenden Fehler, insbesondere des Astigmatismus und der chromatischen
Vergrößerungsdifferenz, erzielt wird, die sonst nur mit erheblich komplizierteren
Mitteln erreichbar ist.
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Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes unter Beibehaltung
der üblichen Glassorten des einfachen Galilei-Systems ist in Abb. i im Querschnitt
dargestellt. Die Daten der Optik sind:
| r, + 66,o mm |
| dl i2,o mm ni 1,516 vi 64 |
| r, - 66,o - |
| d2 0,55 - Luft |
| r3 -. 64,7 - |
| d, 2,5 - n3 i,62o v3 36 |
| r4 -498,2 - |
| d4 93,9 - Luft |
| r5 - 3i,15 - |
| d5 i,o - n,, i,516 v5 64 |
| ra +. 3415- |
Bei dem Blendenabstand von 17,5 mm vom letzten Glasscheitel sind bei dieser Ausführungsform
neben der, chromatischen Abweichung in der Achse die chromatische Vergrößerungsdifferenz,
der Astigmatismus und die Verzeichnung innerhalb eines bildseitigen Hauptstrahlenwinkels
von 8° mit der Achse, die sphärische Aberration innerhalb der halben Öffnung von
18 mm korrigiert.
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Zur Veranschaulichung des durch die Erfindung erzielten Fortschritts
sind in Abb. 2 die für das Gesichtsfeld des Ausführungsbeispiels gerechneten Fehlerkurven
vorgelegt, sowohl für ded Fall der Trennung der Objektivglieder, als für den Fall
der Verkittung. Die untere Reihe der Kurven, welche nacheinander die Verzeichnung,
den Astigmatismus und die chromatische Vergrößerungsdifferenz darstellen, gilt für
ein verkittetes Objektiv, die obere Reihe der Kurven in entsprechender Reihenfolge
gilt für das gleiche System mit unverkittetem Objektiv. Beide Beispiele sind mit
den gleichen Gläsern für bestmögliche Korrektur durchgerechnet. Die Korrekturkurven
für das Galilei-System mit nicht verkittetem Objektiv zeigen, daß der Astigmatismus
stets unter o,9 Dioptrien bleibt und daß die chromatische Vergrößerungsdifferenz
nur unmerklich eine Bogenminute überschreitet, während die Verzeichnung nirgends
f1/4 °1o übertrifft. Die Kurven des Astigmatismus und der chromatischen Vergrößerungsdifferenz
haben zum größten Teil zwei Schnittpunkte mit der Nullachse, und der Verlauf der
asti@natischen Fehler weist auf eine gute Bildebnung hin.
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Diese Verbesserungen treten teilweise, d. h. in bezug auf einen der
Fehler, schon ein, wenn auch der Luftraum nicht ganz die vorteilhafteste Dicke oder
nicht ganz die vorteilhafteste Durchbiegung hat.