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EP0174350A1 - Afocal glasses, magnifying spectacles, telescope cupolas, cupola segments or the like and combinations with optical systems known as weak binocular with large field of vision, good image definition and high light efficiency - Google Patents

Afocal glasses, magnifying spectacles, telescope cupolas, cupola segments or the like and combinations with optical systems known as weak binocular with large field of vision, good image definition and high light efficiency

Info

Publication number
EP0174350A1
EP0174350A1 EP19850901401 EP85901401A EP0174350A1 EP 0174350 A1 EP0174350 A1 EP 0174350A1 EP 19850901401 EP19850901401 EP 19850901401 EP 85901401 A EP85901401 A EP 85901401A EP 0174350 A1 EP0174350 A1 EP 0174350A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
afocal
glass
glasses
telescope
field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19850901401
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hermann Prof. Dr. Med. Gernet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19843406276 external-priority patent/DE3406276A1/en
Priority claimed from DE19843411409 external-priority patent/DE3411409A1/en
Priority claimed from DE19843432423 external-priority patent/DE3432423A1/en
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0174350A1 publication Critical patent/EP0174350A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration

Definitions

  • Keplerian telescopes consist of 2 focal lenses with the same effect (convex lenses)
  • Galileo systems consist of 2 focal lenses with different optical effects, namely a convex lens away from the eye (closer to the object) and a concave lens close to the eye.
  • Usual telescopes of lower magnification preferably consist of Galileo systems, which one soon learned to use with a short tube.
  • Telescopes result from the ratio of the object focal length to the eyepiece focal length.
  • the field of view (field of view) of the observer's eye is referred to, i.e. the area of the environment that is caused by the afocal glass / the combination and by the The observer's eye pupil is sharply imaged on the retina.
  • This field of view (field of view) corresponds approximately to the field of view (field of view) of glasses / optical aids, which is common in physics.
  • the image section is the environmental section of the film after development and without additional enlargement (reduction), with image resolution the resolution due to focal length enlargement (reproduction of details of the recorded objects) on the film / photo print.
  • All telescopes made from focal lens or mirror systems i.e. consisting of lenses / mirrors with focal points and focal lengths are afocal due to their construction as a whole, because, as shown in Figure 1, incident parallel rays emerge from the eyepiece of such telescopes again in parallel, being closer together, i.e. are more concentrated than the incident parallel rays.
  • Due to their special construction, conventional telescopes cause the objects viewed to move closer and to enlarge them, because - to put it simply - more optical information is passed through the pupil of the eye through the eye pupil to the retina responsible for image resolution.
  • Figure 2 shows from the book by M. v. Rohr (The glasses as an optical instrument, Julius Springer, Berlin, 1934, page 82) a representation of the eye and stopper lens on a scale of approximately 1: 1. From a critical point of view, stopper lenses are not lenses because optical lenses by definition have focal points and focal lengths. Stopper lenses, if designed for distant vision, have neither focal points nor
  • Focal lengths so they are afocal like the usual telescope systems described, although they have nothing else in common with them from an optical point of view.
  • the stopper lens for distance is not an optical lens, but an afocal glass (afocal glass).
  • Figure 3 shows schematically the beam path in a stopper lens for the distance, which in its dimension of
  • Figure 3 shows the basic difference between stopper lens and telescopes made from focal lenses / mirror systems.
  • the stopper lens does not have any front or rear focal points, nor focal lengths or angles according to Figure 1, from which one could derive the physical magnification. Only through tricks (see Reiner, Auge und Brille, Enke Verlag, Issue 59, 1972, page 26 last paragraph and page 27 including (35)), which are didactically meaningful in the context there (spectacle lenses), which I use in connection with stopper lenses and However, afocal lenses are considered inappropriate because their physical magnification results solely from the glass thickness and front curvature, so the fiction of focal points and focal lengths can be maintained with such "lenses". Thus, stopper lenses for distance are actually and really different telescopes than those from Kepler and Galilei. In other words: no physicist, optician or ophthalmologist will be able to find a focal point for the optical system consisting of a glass for a stopper lens, just as little as a plane-parallel glass plate can.
  • the outer surface power (D) results a by inserting.
  • the surface power of the outer surface of the afocal glass treated in the example is thus 12.5 diopters.
  • the second physical basis of the invention is the magnification formula for afocal lenses, it corresponds to the formula for the "self-enlargement" of spectacle lenses.
  • the physical magnification (V) for afocal glasses is
  • V corresponds to the physical magnification of an afocal glass
  • d the thickness of the transparent and optically perfect material (glass, plastic, etc.) in meters
  • n the refractive index (refractive index) of the material
  • D the refractive power of the outer surface of the afocal glass in dioptres .
  • the physical magnification (V) of an afocal glass and its Far East effect depends solely on the material thickness and the refractive power of the outer surface.
  • the afocal glasses include image matching for various eye disorders, as described in our own publications (e.g. H.
  • All afocal glasses including anise icon glasses, stopper lenses, telescope glasses, telescope domes, etc., have optically effective boundary surfaces that are spherically convex on the object side and spherically concave on the eye side and are also the same, i.e. have an identical center of curvature.
  • afocal glasses i.e. so-called aniseicon glasses, were not used as double telescope in glasses as a weak telescope. Stopper lenses have had no practical significance for more than 100 years, and they have never been used with both eyes.
  • the first own invention of a weak telescope is a pair of telescope glasses based on the laws of Snellius and Reiner, as shown in Figure 6 b for an enlargement 1.15. These telescope glasses are nothing else than mentally and then technically flat or squeezed plunger lenses. My telescope glasses have the following advantages over the stopper lens:
  • the magnification is done through a single afocal lens in front of each eye. The user's hands remain free for other activities. 2)
  • the one-eyed visual field (visual field) of a user is many times larger than with a stopper lens.
  • Figure 6 a - f shows the fundamental differences between stopper lenses and telescope glasses with afocal lenses and the magnification effects according to Snellius and Reiner for Pritchard's stopper lens (Figure 6 a, see also Figures 2 and 3), a model of the telescope glasses registered as utility models (G 81 21 262.3, Figure 6 b) and the magnification effects for afocal lenses that are already in other telescope eyewear patterns ( Figure 6 c, 6 d) or were produced for such use ( Figure 6 e, f) or in which Manufacturing are.
  • Pritchard's stopper lens in Figure 6 a has an arc of curvature of 0.0415 m for the larger (left) spherical-convex boundary surface and for the smaller one (right) spherical-concave boundary surface has a radius of curvature of 0.0135 m and for both radii the same, ie an identical center of curvature.
  • the refractive index of the stopper lens n 2 is 1.5 (crown glass, which at the time was probably the usual lens material).
  • the utility model shown in Figure 7 b (G 81 21 262.3) has a radius of curvature of 0.0286 m for the spherical-convex boundary surface away from the eye, a radius of curvature of 0.0175 m for the spherical-concave boundary surface and the same for both radii, ie an identical center of curvature that lies on the visual axes.
  • the refractive index of the afocal glasses (n 1 ) is 1.5, since they are glasses made of crown glass. According to Snellius, the refractive power of the surface far from the eye (r 1 ) is 17.5 diopters. Diopter.
  • the afocal lenses of the telescope glasses shown in Figure 7 c have a radius of curvature of 0.0428 m for the spherical-convex boundary surface remote from the eye and a radius of curvature of 0.026 m for the spherical-concave boundary surface close to the eye and for both radii same, ie an identical center of curvature, which lies on the visual axes.
  • the afocal glasses are made of plastic with a refractive index of 1.503.
  • the afocal lenses of the telescope glasses shown in Figure 6 d have a radius of curvature of 0.0302 m for the spherical-convex boundary surface remote from the eye, a radius of curvature of 0.0185 m for the spherical-concave boundary surface close to the eye and the same for both radii, i.e. an identical center of curvature.
  • the afocal glasses are also made of plastic with a refractive index of 1.503.
  • Figure 6 e shows an afocal lens for telescope glasses that has a radius of curvature of 0.02 m for the spherical-convex boundary surface away from the eye, a radius of curvature of 0.011 m for the spherical-concave boundary surface and the same, i.e. an identical, for both radii Have center of curvature.
  • the afocal glass is made of plastic with a refractive index from 1, 7
  • the afocal glass in Figure 6 f has the same dimensions as the afocal glass in Figure 6 e, but it is made of high-index glass with a refractive index of 1.93. According to Snellius, the afocal glass has a refractive power of the diopter surface far from the eye.
  • Such constructions are to be understood mentally and technically as compositions of an (almost infinite) multitude of seamlessly arranged stopper lenses, which also have a telescope effect, but in contrast to the individual stopper lens they do not restrict the field of vision (field of view) and are therefore effective as an all-round telescope.
  • these constructions can also be described as spherical or similarly curved plan Take up and display parallel glass plates.
  • Figure 7 shows P 34 06 276.9 as an example of a telescopic dome (2) made of high-index glass with a refractive index of 1.93, a radius of curvature of the spherical-convex outer surface of 0.54 m, a radius of curvature of the spherical-concave inner surface of 0 , 22 m for the same, ie identical center of curvature and a thickness of 0.32 m on a scale of about 14: 1.
  • the telescope glasses 1.28 - afocal telescope dome 1.40 after 1.28 results for the system.
  • 1.40 1.792 a total physical magnification of around 1.79 with a large field of view (field of view) and a visual improvement, which is analogous to the findings of Schulte-Wintrop on 50 healthy subjects with telescope glasses 1.15. Reflections on the glass surfaces can be avoided using the techniques mentioned.
  • periscope-telescope-afocal glass 1.38 results in a face field that is just as large as with the periscope field nroh r 3.0, but from 3.0. 1.38 a higher overall magnification of 4.14.
  • Such a periscope-telescope-afocal glass combination is shown in Figure 8 in a schematic manner, i.e. not to scale.
  • the afocal glass has a radius of curvature of 0.3 m for the spherical-convex outer surface, a radius of curvature of 0.1 m for the spherical-concave inner surface and an identical center of curvature lying on the central axis of vision for both radii.
  • the afocal glass is made of bulletproof plastic with a refractive index of 1.7. According to Snellius, the refractive power of the outer surface of the afocal glass is: According to Reiner, it follows from a physical magnification of around 1.38.
  • the afocal lens is designed so that its field of view (field of view) is significantly larger than the field of view (field of view) of the periscope telescope 3.0. If the field of view (field of view) of the usual periscope telescope 3.0 has a diameter of 15, then with the periscope-telescope-afocal glass combination in Figure 8, for the same total magnification 3.0, only a telescope magnification of
  • the diameter of the visual field (field of view) is approximately 30% larger, and the area of the visual field (visual field) is almost twice as large
  • Figures 9 a and b show an afocal glass-periksop-telescope-afocal glass combination, in which the afocal glass located in front of the part of the periscope that is far from the eye is designed as a telescopic dome or as a telescopic dome section.
  • Figure 9 a shows a vertical section
  • Figure 9 b shows a horizontal section through the telescope-dome-periscope-telescope-afocal glass combination nation.
  • the telescopic dome consists of bulletproof plastic with a refractive index of 1.70 and has a radius of curvature of the spherical-convex outer surface of 0.15 m and a radius of curvature of the spherical-concave inner surface of 0.09 m with the same, ie identical center of curvature .
  • the telescope dome contains the periscope telescope end, which is far from the observer's eye and can be freely rotated about the vertical periscope axis.
  • the periscope has a magnification of 3.0 (triple). At the end of the periscope near the observer's eye there is an afocal glass as shown in Figure 6 f
  • this afocal lens has an enlargement of around 1.28 and, compared to the visual field (field of view) of the periscope 3.0 eyepiece, does not imply any visual field (visual field) restriction.
  • the field of view (field of view) of the telescopic dome (of the telescopic dome section) is many times larger for the observer than the field of view (field of view) of the periscope telescope 3.0 (3 times) and because the afocal lenses located on the eyepieces of the periscope 1.28 in comparison to the periscope field of view (field of view) according to Figure 6 f likewise do not cause any field of vision (field of view) restrictions, resulting in the telescopic dome 1, 20 periscope 3, 0 afocal glasses 1, 28 combination instead a field of view (field of view) diameter from 15 ° to 15 °.
  • afocal glasses of suitable size and shape in combination with photo, film, television cameras, telescopes, microscopes and other optical systems have higher magnifications / better image resolution and, with a suitable design, larger, identical or only slightly smaller image sections (visual field, visual fields ) than how they result with a camera, telescope, microscope or another optical system alone.
  • afocal-glass combinations In order to achieve a large field of vision (field of view) for the observer, the diameters of the near-objective (near-objective) spherical-concave boundary surfaces of afocal lenses and the distance from the eye (objective) the determining sizes, afocal-glass combinations must accordingly be built up from these starting points ).
  • the transverse diameter of the image section recorded by the equipment optics of a roll film camera with a transverse diameter of 0.10 m in the photo is set to the image resolution 1.0, then such a combination leads to a larger transverse diameter with the same image resolution (1.0) of the captured image section, ie to a larger detail of the environment in the photo than without the afocal glass.
  • Figure 10 shows an afocal glass-camera combination without incorporating an additional afocal glass into the camera.
  • the afocal glass attached in front of the camera lens has a spherical-convex curvature of the outer surface of 0.05 m and a spherical-concave curvature of the inner surface of 0.02 m and the same, ie an identical center of curvature, for both radii.
  • the refractive index of the plastic afocal glass is 1.70. According to Snellius, the spherical-convex outer surface of
  • afocal glasses that are suitable for telescope glasses, as well as afocal telescope domes, dome or similar cutouts or combinations of periscope telescopes, cameras, telescopes, microscopes and other optical systems with afocal glasses have a suitable shape and refractive index compared to known ones Stopper lenses, common telescopes, cameras, telescopes, microscopes and other optical systems optical advantages, all based on the special afocal glass construction (spherical-convex-concave boundary surfaces with the same, ie identical center of curvature).
  • afocal glasses are plane-parallel plates which are brought into a spherical or a similar shape, as a result of which the effect of the aiming accuracy results even with an oblique view, as was described in US Pat. No. 126457 as the Gernet effect.
  • Afocal glasses of this type bring about an enlargement of the image with a large field of view (visual field) and are therefore, alone and in combination, real innovations compared to stopper lenses, conventional telescopes, telescope glasses, cameras, telescopes, microscopes and other optical systems.
  • Afocal glasses are also conceivable as contact lenses. In the range that is compatible with the human eye, however, only small magnifications of significantly less than 1.10 are to be expected. From an ophthalmological point of view, such contact lenses do not seem to me to be worth developing because the inventions described can do much more with respect to the magnification without impairing the human eye, and also because with contact lenses that are similar to Afocal lenses, eye damage can be caused by wearing them on the eye are to be feared. This applies even more to afocal glasses as intraoclarly implanted "lenses".
  • afocal glasses with a large field of view represent weak telescopes according to the principle of the stopper lens.
  • the image section of which is smaller, equal to or larger than the image section created by the lens system of a camera or which is significantly larger than the visual field (visual field) of telescopes, microscopes etc.?
  • Afocal glasses of a suitable shape are effective if their spherical-convex boundary surfaces are close to the object and theirs.
  • the centers of curvature on the visual axis are, in connection with the eye of an observer or in combination with a second (several) afocal glasses of the same arrangement, an enlargement of the objects seen with a relatively wide field of view (field of view) due to their telescope effect.
  • both afocal lenses if their spherical-convex boundary surfaces are located away from the observer's eye, result in a stronger bundling of parallel incident light rays and thus the desired telescope effect without (essential) visual field (field of view) constriction.
  • the environmental objects are not seen and observed by the eye of an observer, but by a photo film television camera. Then two afocal glasses of suitable size and shape are often also advantageous.
  • afocal glasses should, however, have an opposite optical effect
  • the afocal glass in front of the camera object should have an enlarging effect, the one behind the lens a reducing effect.
  • This can be achieved with a roll film camera, for example, in that the afocal glass in front of the camera lens has its spherical-convex boundary surface on the object side (not on the lens side), i.e. it allows the beams to move closer together and converge more strongly, while the camera is at a suitable point behind Afocal glass built into the lens has its spherical-convex boundary surface on the film side (image side), which means that the individual light beams are further apart and diverge more.
  • Such a combination leads to a magnifying effect, which is multiplied by the magnifying effect of the two afocal glasses.
  • the special features of the non-parallel beam path in cameras must be taken into account accordingly.
  • Afokalqlas (qläser) camera combination (s) for higher magnification / better image resolution / better light output and for (relatively) large image detail
  • the beam path in cameras is not parallel, so that a reduced image of the environment can be created on the film using the lens.
  • Afocal lenses have their image-enlarging effect (if the spherical-convex boundary surface is close to the object) and in addition to their image-reducing effect (if the spherical-concave boundary surface is close to the object) have no significant image-distorting effects if the center of curvature of the boundary surfaces lies on the central beam of the lens because they act basically like planpa parallel glass plates. It is therefore to be expected that the images taken will not show any significant distortions if suitable afocal glasses are used on and in photo film television cameras.
  • Figure 11 a shows an afocal glass 1.15, which fits relatively well on the front surface of the lens of a commercially available, technically complex 50 mm SLR roll film camera.
  • this 50 mm roll film camera the ceiling structures of a room located 2.5 m away were taken once without, once with the afocal glass 1.15; the camera was the same for both shots, i.e. unchanged position and setting on a table.
  • Figure 11 b shows the photographic result without the Afocal glass 1.15
  • Figure 11 c shows the result with the Afocal glass 1.15 in front.
  • the transverse diameter of the ceiling square, which is fully accommodated under the ledge (from the outer edge to the outer edge) is 1.15 without the afocal glass in Figure 11 b 5.30 cm, the same transverse diameter - taken with the Afocal glass 1.15 - in Figure 11 c is 6, 10 centimeters .
  • Figure 11 c shows four things:
  • Figure 11 c shows no distortion.
  • afocal glasses of suitable size and shape in combination with photo, film and television cameras enable distortion-free images of the environment.
  • afocal glasses provide more optical information through the stronger bundling of light rays. Theoretically, this means that afocal glasses in front of the lens of cameras increase the light intensity of the lenses in the approximate ratio of their magnification effect (numerical values for radius and cross-sectional area differ according to physical laws). Indeed, in the example chosen, the negatives of the den
  • Figures 11b and 11c show the underlying film - with the afocal glass 1.15, therefore, no higher, but only approximately the same or even slightly lower, lens intensity, whereby the front afocal glass 1.15 reflected light to a considerable extent due to its size and shape / absorbed and thus by a significantly reduced transmission canceled the second optical advantage of a (theoretically) greater light intensity of the lens.
  • the transmission of afocal glasses can be significantly improved compared to the used afocal glass 1.15.
  • Afocal glass-camera combinations as shown in the following figures 12 and 13 are therefore useful. From the currently common camera construction technology, roll film cameras with an SLR viewfinder are not suitable for the installation of afocal glasses because there is no space behind the lens and in front of the film plane for the latter. Roll film cameras with a conventional viewfinder are suitable. If the size of an afocal glass attached in front of the lens is disruptive to the viewfinder, the object-side opening of the viewfinder can be made periscope-like away from the center of the diaphragm so that the afocal glass can be seen.
  • Figure 12 schematically shows a conventional roll film camera with a focal length of 50 mm in vertical section with a suitable size and shape of the afocal glass that can be inserted (insertable, screwable) and a second afocal glass of suitable size and shape located between the lens and film plane.
  • the centers of curvature of the afocal lenses lie on the axis beam of the lens.
  • the afocal glass in front of the lens is designed in such a way that the image section conveyed by the afocal glass is larger than the image section conveyed by the camera lens, whereby disturbing light refractions (reflections or multiple reflections) are eliminated by suitable measures (see pages 9, 10).
  • an example of this is a cover of the optically unnecessary glass areas with opaque (black) plastic firmly attached to the glass, which is also useful for attaching the afocal glass (avoiding damage to the glass surface) and a non-parallel course of the glass surfaces in the optical area not shown.
  • the annihilation of unwanted light rays by these and other measures corresponding to the current state of the art is indicated by the meandering in the optically unnecessary area of the afocal glasses in Figure 12.
  • the afocal glass in front of the lens has a radius of curvature of the spherical-convex outer surface of 0.05 and a radius of curvature of the spherical-concave inner surface of
  • the thickness of the afocal glass is therefore 0.02 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
  • a second afocal glass of suitable size and shape is located in the camera between the lens and the film plane, the spherical-convex boundary surface facing the film plane.
  • This afocal glass has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.03 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.018 m for the same, i.e. identical center of curvature.
  • the thickness of the afocal glass is thus 0.012 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
  • the two afocal glasses have two advantages: the attached afocal glass 1.24 brings more optical information in a ratio of 1.24 to 1.0 through the lens into the camera and distributes it over a larger film area.
  • the afocal glass 1.24 in the camera disperses this additional optical information on an even larger film surface. Both afocal glasses thus result in an enlargement / better image resolution for the viewer, which is 1.24 in comparison to the enlargement / image resolution of the original camera (whose magnification / image resolution is set to 1.0).
  • a comparable result could only be achieved with the known techniques by using complex lenses with a longer focal length or by redesigning a camera with a longer focal length, ie with a new and much more complex lens.
  • a conventional roll film camera without an SLR finder with a focal length of 35 mm is shown schematically in vertical section in Figure 13.
  • the afocal glass A in front of the lens has a radius of curvature of the spherical-convex outer surface of 0.035 m and a radius of curvature of the spherical-concave inner surface of 0.02 m for the same, i.e. identical center of curvature.
  • the thickness of the afocal glass is therefore 0.015 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
  • a second afocal glass B of a suitable size and shape is located in the camera between the lens and the film plane, the spherical-convex boundary surface facing the film plane.
  • This afocal glass has a radius of curvature that is spherical-convex. Area of 0.01 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.0057 m with the same, ie identical center of curvature.
  • the thickness of the afocal glass is 0.0043 m, the width index of the glass material is 1.93.
  • the refractive power of the spherically convex surface is Diopter.
  • the two afocal glasses also have two advantages with this roll film camera: the afocal lens read 1.26 placed in front of the lens brings more optical information in a ratio of 1.26 to 1.0 through the lens into the camera and distributes it on a larger film area. Afocal glass 1.26. in the camera, this extra amount of optical information is dispersed on an even larger film surface.
  • the two afocal glasses 1,26 enlarge, i.e. a better image resolution for the viewer, compared to the magnification / image resolution of the original camera (whose magnification / image resolution is set to 1.0) like 1.26.
  • 1.26 1.5876 to 1.0 shows with a much smaller image section of the photographed environment and with a slightly fainter image on the film / photo print if the transmission of the afocal glasses is high.
  • the afocal glass of suitable size and shape shown in dashed lines in Figure 13 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.017 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.012 m for the same, i.e. identical center of curvature.
  • the centers of curvature of all three afocal glasses lie on the central beam of the lens. The same applies, as already mentioned, to all other afocal glass (lens) photo camera combinations shown in this application.
  • the thickness of the third afocal glass is 0.005 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
  • the refractive power of the spherical-convex surface of the diopter results.
  • Such telescopes are used to observe distant objects, such as the moon and stars.
  • Such telescopes consist of relatively large tubes (tubes) with a relatively large transverse diameter, at the distal end of which there is a concave mirror (reflector) with focal lengths mostly over 600 mm.
  • Some of the rays reflected by the mirror are reflected by a deflecting prism into an eyepiece that is perpendicular to the tube axis.
  • the resulting image is either viewed through the eye of an observer or photographed by attached photo film television cameras.
  • a viewfinder mounted on the tube is used to locate the distant objects, and manual or automatic devices are used to track the motion of the stars.
  • Figure 15 shows possibilities, such as a stronger magnification with a smaller field of view (field of view) / image through afocal glass (lens) -telescope combinations cutout can be reached.
  • a standard reflector with a tube length of 0.65 m, a focal length of the reflector of 0.72 m, a mirror diameter of 0.12 m and a magnification of 100.0 (100 times) is shown schematically in the basic configuration .
  • the afocal lenses are arranged so that their centers of curvature lie on the (hypothetical) central beam of the reflector or on the central beam of the eyepiece.
  • the special features described at the beginning also apply to the telescope for observation by the human eye or for the recording of the image produced by photo film television cameras.
  • Figure 15 shows, among other things, an afocal glass-telescope combination with only one afocal glass (B,), whose field of view (field of view) is considerably larger than the field of view due to its suitable shape and size
  • the afocal glass (B,) is attached to the tube end near the object using conventional technology (screwed on, inserted).
  • the afocal glass B 1 has a radius of curvature of 0.215 m for the spherical-convex outer surface and a radius of curvature of 0.065 m for the spherical-concave inner surface, and for both radii the same, ie an identical center of curvature, which lies on the (hypothetical) central beam axis.
  • the afocal glass is made of highly refractive glass with a refractive index of 1.93 and its thickness is 0.15 m.
  • the refractive power of the outer surface of the afocal glass is 1 diopter.
  • a similar magnification effect can be achieved if one arranges a much smaller afocal glass of suitable size and shape B 2 in the beam path in the tube in front of the deflecting prism so that the center of curvature of the glass on the
  • the afocal glass B 2 shown in Figure 15 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.0125 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.005 m with the same, ie identical, center of curvature.
  • the glass has a thickness of 0.0075 m and a refractive index of 1.93.
  • the refractive power of the spherical-convex surface of the afocal glass B 2 is
  • Afocal glass B 2 is only around 20% lower than that of much larger and unwieldy Afocal glass B 1 .
  • Another magnifying effect for the observer looking through the eyepiece is obtained if the eyepiece is used attaches an afocal glass of suitable size and shape B 3 with the same magnifying effect as that of the afocal glass B 2 . If one arranges the afocal glass B 3 so that its spherical-convex surface is close to the eyepiece and that its center of curvature lies on the central beam of the eyepiece, then the afocal glass B 3 again results in a physical magnification of around 1.41;
  • Afocal glasses of a suitable shape are therefore well suited for a stronger magnification effect of conventional telescopes in a relatively simple way if the observation is carried out by the human eye.
  • the "enlargement” (actual “downsizing” of a camera always) / image resolution of the original telescope image without afocal glass is set to 1.0, then results from the connection with Afocal glass-camera combinations in detail described facts through the afocal glasses B 1 , B 2 , and B 3 on the film an enlargement and thus a better image resolution with a significantly smaller section of the photographed objects on the film / photo print.
  • the afocal glasses B 1 , B 2 and B 3 thus achieve a higher magnification / better image resolution with a much smaller field of view (field of view).
  • This optical disadvantage small field of view
  • Afocal glass (glass) telescope combinations thus offer considerable optical advantages over known telescopes.
  • Microscopes consist of a tube that contains two lens systems at certain distances from each other, the lens facing the object and the eyepiece facing the eye.
  • Usual microscopes contain several lenses of different magnifications, which can be changed using a revolver.
  • Common microscopes are microscopes for transmitted light. A microscope magnification of 4.0 (4x) is sufficient for many purposes with the transmitted light microscope. With such a magnification, the use of afocal lenses in front of the lens makes sense. At much higher magnifications, there is because of the very small distance between the much longer lenses and the subject. From a technical point of view, it is generally not possible to place an afocal glass of a suitable shape and size on the lens.
  • afocal glasses In combination with transmitted-light microscopes, afocal glasses have optical advantages at various points on the microscope; corresponding afocal glasses are shown in the schematic illustration in Figure 16 for a conventional transmitted-light microscope.
  • an arrangement (as viewed in the direction of the illuminating rays) of an afocal glass of suitable size and shape B 1 - with its spherical-convex surface facing the illuminating device (L) - behind the first lens system leads to a stronger convergence of the light rays.
  • the double radius of the spherical-concave surface must correspond to the transverse diameter of the light tunnel in the microscope.
  • the double radius of the spherical-convex surface of the afocal glass can be equal to or larger than the transverse diameter of the light tunnel.
  • the Afocal glass B 1 shown in Figure 16 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.0125 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.005 m with the same, ie identical, center of curvature.
  • the thickness of the afocal glass is 0.0075 m
  • both the objective with a magnification of 4.0 (4x) and the eyepiece of suitable size and shape can be placed in front (screwed on, inserted, etc.).
  • these afocal glasses result in stronger ones
  • the afocal glass B 2 has such a size and shape that its field of view (field of view) is larger than the field of view of the objective 4.0.
  • the afocal glass B 2 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.008 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.0045 m. Its thickness is accordingly 0.0035 m.
  • the refractive index of the glass material is 1.93. According to Snellius, there is a refractive power of the spherical-convex surface of the afocal glass T diopter. According to Reiner, it follows from
  • the Afocal glass B 3 shown in Figure 16 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.0125 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.005 m with a thickness of 0.0075 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
  • the refractive power of the spherical-convex surface of diopters results.
  • the narrowing of the field of view (field of view) caused by the afocal glasses can be partially or completely canceled out by combining afocal glasses of a suitable size and shape at a suitable location in a differently constructed microscope with a larger aperture and a shorter focal length than the specified one, so that a similarly large field of vision (Field of view) results as with the original microscope alone.
  • the described optical advantages can be transmitted to the film / photo print by connecting a suitable camera with a close-up lens using a suitable adapter, i.e. one can achieve a better image resolution with a relatively bright, but without the above-mentioned measures, significantly reduced image section of the microscopic object.
  • afocal glasses of a suitable size and shape offer clear combinations in combination with conventional microscopes optical advantages.
  • Glass fiber optics is a newer field of optics. It enables non-rectilinear light conduction without the usual aids such as mirrors, prisms, etc.
  • the possible uses of fiber optics in technology and life sciences are diverse and well-known.
  • This application is intended to describe optical / lighting advantages which arise when flexible glass fiber cables, which consist of a large number of individual and as thin as possible glass fibers, are combined with afocal glass.
  • afocal glasses whose spherical-convex surfaces face a light source and whose centers of curvature lie on the (hypothetical) central axis of a fiber optic cable, bring more parallel and non-parallel light beams closer together.
  • afocal glasses If you give afocal glasses a suitable shape and size and if you additionally mirror the non-spherical boundary surfaces of the afocal glasses, then such afocal glasses, when their spherical-convex surface faces the light source, allow more light to enter a fiber optic cable than would have occurred without the afocal glasses.
  • the prerequisite is that the transmission of the afocal glasses is high, which can be made possible by known measures (anti-reflective coating, etc.).
  • Afocal glasses work in combination with fiber optic cables like light compressors.
  • Afocal glasses of a suitable shape and size allow more light to enter through a fiber optic cable with a certain cross-section than would happen without them. If one combines the fiber optic cable end from which the light rays emerge, also with afocal glasses of a suitable shape and size, whose centers of curvature also lie on the (hypothetical) central axis of the fiber optic cable and whose spherical-concave boundary surfaces face the cable end from which the light emerges again the afocal glasses cause the light beams to move closer together and thus distribute the light over a larger area than without the afocal glasses. These afocal glasses thus act as light decompressors, illuminating an area that is larger than the area that would be illuminated without the afocal glasses.
  • afocal glasses of a suitable shape and size In some areas of technology and life sciences it may be useful to attach afocal glasses of a suitable shape and size only to the side facing the light source, in other areas the use of afocal glasses at the opposite end or at both ends may be useful.
  • Figure 17 shows two examples of fiber optic cables of different thicknesses, which contain a large number of individual and as thin as possible glass fibers.
  • the thicker fiber optic cable A has a cross section of 0.0028 m.
  • the radius of curvature of the spherical-concave surface of the near-cable afocal glass should be selected so that it is one track larger than the optically effective radius of the glass fiber cable cross section for the production of suitable afocal glasses.
  • this afocal glass B 1 of suitable size and shape one or more other afocal glasses of suitable size and shape can be placed in front of the afocal glass B 1 .
  • the afocal glass B 1 facing the light source has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.0025 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.0015 m, the center of curvature on the (hypothetical) central axis of the fiber optic cable.
  • the thickness of the Afocal glass B 1 is 0.001 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
  • the non-spherical boundary surfaces of the Afocal gas B 1 are mirrored and designed so that an optimum of reflected light rays falls into the end of the glass fiber cable at a suitable angle of incidence; this is indicated schematically by the straight edge boundaries for B 1 and B 2 .
  • the refractive power of the spherical-convex surface of diopters results.
  • a further afocal glass B 2 of suitable size and shape is attached in front of the afocal glass B 1 , the center of curvature of which likewise lies on the (hypothetical) central axis of the glass fiber cable.
  • Afocal glass B 2 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.01 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.005 m, its thickness is 0.005 m, the glass material has a refractive index of 1.93.
  • the side surfaces are analogous to those of the Afocal glass B 1 (mirrored).
  • the refractive power of the spherical-convex surface of diopters results.
  • the Afocal glass B 1 produces a guided amount of light due to its light compression, which is significantly higher than that without the Afocal glass and which (without taking the transmission loss into account) is 1.24 to 1.0. Because of the loss of transmission through the afocal glass, the ratio will be somewhat less favorable, but the amount of light that will be guided will be (significantly) greater than without afocal glass.
  • the amount of light directed to the cross-sectional area is approximately 54% larger than without the Afocal glass B 1 .
  • the afocal glasses B 1 and B 2 at the end of the cable near the light source provide (without loss of transmission) from 1.2387.
  • 1.3178 1.6318 is a guided amount of light that is even larger and that - based on the diameter - represents around 1.63 to 1.0. If one refers to the cross-sectional area, then the amount of light conducted according to the known physical law (r 2. ⁇ ) is around 166% greater than without the two afocal glasses.
  • the transmission losses of afocal glasses are also multiplicative and not additive. Therefore, the percentage of more guided light will be significantly less than 166%.
  • the afocal glass B 3 has a physical magnification of 1.191, i.e. approximately 1.19. There is a physical one for the Afocal glass B 4 Magnification of 1.1913, also of around 1.19.
  • the amount of light that is guided for each of the afocal glasses B 3 and B 4 is 1.19 to 1.0 (without transmission losses ) .
  • the amount of light directed for the afocal glass B 3 is from 1.19. 1.19. 3.14 about 42% larger than without Afocal Glass B 3 .
  • the amount of light transmitted through the afocal glasses B 3 and B 4 (without transmission losses) is around 10% larger than without the two afocal glasses B 3 and B 4 . Because the transmission losses of afocal glasses are multiplicative and not additive, the amount of light actually performed will be significantly less than 100%. Nevertheless, there will be a significant increase in the amount of light that is guided.
  • the afocal glasses B 1 ', B 2 ', B 3 'and B 4 ' have the same size and shape as the afocal glasses B 1 , B 2 , B 3 and B 4 and therefore have the same effect in terms of magnification , but opposite, because they have the same amount of light moving apart (decompressing). If you attach the afocal glasses B ', the available amount of light is distributed over a larger area than without these afocal glasses B'. Because transmission losses have to be accepted again, it is questionable whether such arrangements make technical sense.
  • Figure 18 As the last example of a combination of Afocal glasses of a suitable size and shape with fiber optic cables, a modern fiber endoscope is shown in schematic form in Figure 18, as used in medicine for examining the food pipe and stomach. The situation differs from that in Figure 17 only in that the part of the endoscope near the eye, which usually contains a telescope system of weaker magnification (approximately 2.0, 2x), is either the observer's eye or by means of a suitable one Adapter a photo, film, television camera is located.
  • Figure 18 does not show the fiber optic cables that are usually used in duplicate in endoscopes for lighting, and channels that are still available for flushing or instrument use. Only the fiber optic cable for observation is shown. The flexibility of such endoscopes is great and is indicated by the curvature in Figure 18.
  • the afocal glass B 1 is with the near-object end of the
  • the center of curvature of the Afocal glass B 1 lies on the (hypothetical) central axis of the fiber optic cable.
  • the afocal glass B has a radius of curvature of the spherical-convex surface facing the object (object under investigation) of 0.0025 m, a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.0015 m, a thickness of 0.001 m with a refractive index of 1.93.
  • the optical laws in the usual form cannot be applied to fiber optic cables with a large number of individual fibers, insofar as the fiber optics lead to a similar vision to that found in animals, e.g. There are insects with faceted or similar eyes.
  • the image resolution depends mainly on the cross section of the individual glass fibers.
  • the afocal glass B 1 acts like a weak telescope and brings more optical information through the fiber optic cable.
  • another afocal glass B 2 of a suitable size and shape can be arranged at a suitable point so that its spherical-convex surface faces the object (object under investigation) and that its center of curvature is on the central axis of the endoscope. Eyepiece lies.
  • the afocal glass B 2 shown in Figure 18 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.01 m, a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.005 m, a thickness of 0.005 m and a refractive index of 1.93.
  • An observer who looks through the endoscope has an enlargement through the afocal lenses, which is compared to the endoscope alone as 1.63 to 1.0 (3.26 to 2.0). The observer may thus receive more precise information about the structures seen than without the two afocal glasses B, and B 2 .
  • the possibly improved image resolution may behave in a similar way to the total magnification to the original magnification (this set arbitrarily to 1.0), that is to say approximately 1.63 to 1.0.
  • optical / lighting efficiency can be improved by providing space for suitable afocal glasses at a suitable location and by constructively changing the optical systems in the direction of optimal efficiency with regard to a combination with afocal glasses.
  • a conventional periscope enlargement a larger field of vision (field of view) can be achieved and the lower magnification effect can be fully compensated for by suitable size and shape using afocal glasses without any restriction of the field of vision, or an even greater magnification can be achieved.
  • afocal glasses for use in telescope glasses instead of their spherical boundary surfaces can be given an additional optical effect by known design of the surfaces, which compensates for refractive errors in the observer's eyes (nearsightedness, clarity, rod-sightedness, presbyopia).

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Abstract

Verres afocaux avec des surfaces de limitation sphériques-concaves-convexes et avec un centre de courbure identique, en tant que lunette faible avec un grand champ de vision et en tant qu'éléments additionnels pour des appareils optiques. Description des principes de fabrication de verres afocaux selon les formules de Snell et de Reiner et exposition des possibilités d'utilisation pratiques de verres afocaux dans des coupoles de télescopes, des télescopes et dans des combinaisons avec des périscopes, des caméras, des microscopes, des guides de lumière et des systèmes de documentation.Afocal lenses with spherical-concave-convex limiting surfaces and with an identical center of curvature, as a weak telescope with a large field of vision and as additional elements for optical devices. Description of the principles of manufacturing afocal lenses according to the Snell and Reiner formulas and presentation of the practical uses of afocal lenses in telescope domes, telescopes and in combinations with periscopes, cameras, microscopes, light guides and documentation systems.

Description

Afokalqläser, Fernrohrbrillen, Teleskop-Kuppeln, Koppeloder ähnliche Ausschnitte und Kombinationen mit bekannten optischen Systemen als schwache Fernrohre mit großem Gesichtsfeld * (Sehfeld)/qroßer Bildauflösung/hoher Lichtausbeute Afocal glasses, telescope glasses, telescope domes, coupling or similar cutouts and combinations with known optical systems as weak telescopes with a large field of view * (field of view) / large image resolution / high light output
Einführung und zusammenfassende Beschreibung;Introduction and summary description;
Übliche Fernrohre bestehen aus fokalen Linsen- oder Spiegelsystemen in Anlehnung an das von Kepler erfundene sogenannte astronomische Fernrohr oder an das von Galilei (1609) beschriebene sogenannte holländische Fernrohr. Kepler'sche Fernrohre bestehen aus 2 fokalen Linsen gleicher Wirkung (Konvex-Linsen), Galilei-Systeme bestehen aus 2 fokalen Linsen verschiedener optischer Wirkung, nämlich einer augenfernen (objektnäheren) Konvex-Linse und eine augennahen Konkavlinse. Übliche Fernrohre schwächerer Vergrößerung bestehen vorzugsweise aus Galilei-Systemen, die man schon bald mit kurzem Rohr auszuführen lernte.Conventional telescopes consist of focal lens or mirror systems based on the so-called astronomical telescope invented by Kepler or the so-called Dutch telescope described by Galileo (1609). Keplerian telescopes consist of 2 focal lenses with the same effect (convex lenses), Galileo systems consist of 2 focal lenses with different optical effects, namely a convex lens away from the eye (closer to the object) and a concave lens close to the eye. Usual telescopes of lower magnification preferably consist of Galileo systems, which one soon learned to use with a short tube.
Als Maß der Vergrößerung eines Fernrohres gilt seine physikalische Vergrößerung (eine angulare Größe, z.B. 2,0 = 2-fach, 3,0 = 3-fach etc.). Die Vergrößerung solcherThe measure of the magnification of a telescope is its physical magnification (an angular size, e.g. 2.0 = 2 times, 3.0 = 3 times etc.). The increase in such
Fernrohre ergibt sich aus dem Verhältnis von Objektbrennweite zu Okularbrennweite.Telescopes result from the ratio of the object focal length to the eyepiece focal length.
Die Abbildung 1 aus Mütze (ABC der Optik, Verlag Werner Dausien, Hanau, 1960, Seite 276) zeigt Strahlengang,Figure 1 from Mütze (ABC der Optik, Verlag Werner Dausien, Hanau, 1960, page 276) shows the beam path,
Brennpunkte, Winkel und Brennweiten von Galilei- (holländischem) und Kepler'schem (astronomischem) Fernrohr. Man erkennt, daß das holländische Fernrohr ein aufrechtes, das astronomische Fernrohr ein umgekehrtes Bild erzeugt und aus den Winkeln und Brennweiten, daß das astronomische Fern¬Focal points, angles and focal lengths of Galilei (Dutch) and Keplerian (astronomical) telescopes. It can be seen that the Dutch telescope produces an upright image, the astronomical telescope an inverted image, and from the angles and focal lengths that the astronomical telescope
* siehe Beiblatt 1 (nächste Seite) Beiblatt 1 * :* see supplement 1 (next page) Supplement 1 *:
Mit Gesichtsfeld (Sehfeld) wird in dieser Patentanmeldung, wie in der Augenheilkunde üblich und im Gegensatz zu üblichen Darstellungen in der Physik - das Gesichtsfeld (Sehfeld) des Beobachterauges bezeichnet, also der Bereich der Umwelt, der durch das Afokalglas/die Kombination und durch die Augenpupille des Beobachters auf dessen Netzhaut scharf abgebildet wird. Dieses Gesichtsfeld (Sehfeld) entspricht in etwa dem in der Physik üblichen objektseitigen Gesichtsfeld (Sehfeld) von Gläsern/optischen Hilfsmitteln. Bei Fotoapparaten und anderen zur Dokumentation dienenden Geräten ist mit Bildausschnitt der filmseitige Umweltausschnitt nach Entwicklung und ohne zusätzliche Vergrößerung (Verkleinerung), mit Bildauflösung die Brennweiten-vergrößerungsbedingte Auflösung (Wiedergabe von Einzelheiten der aufgenommenen Objekte) auf dem Film/Fotoabzug bezeichnet. With the field of view (field of view) in this patent application, as is common in ophthalmology and in contrast to the usual representations in physics, the field of view (field of view) of the observer's eye is referred to, i.e. the area of the environment that is caused by the afocal glass / the combination and by the The observer's eye pupil is sharply imaged on the retina. This field of view (field of view) corresponds approximately to the field of view (field of view) of glasses / optical aids, which is common in physics. In the case of cameras and other devices used for documentation purposes, the image section is the environmental section of the film after development and without additional enlargement (reduction), with image resolution the resolution due to focal length enlargement (reproduction of details of the recorded objects) on the film / photo print.
röhr stärkere physikalische Vergrößerungen als das holländische Fernrohr bewirkt.tube causes larger physical magnifications than the Dutch telescope.
Alle Fernrohre, die aus fokalen Linsen- oder Spiegelsystemen, d.h. aus Linsen / Spiegeln mit Brennpunkten und Brennweiten bestehen, sind aufgrund ihrer Konstruktion als Ganzes gesehen afokal, weil, wie Abbildung 1 zeigt, einfallende Parallelstrahlen aus dem Okular solcher Fernrohre wieder parallel austreten, wobei sie enger beieinanderliegen, d.h. stärker gebündelt sind als die einfallenden Parallelstrahlen. Aufgrund ihre speziellen Konstruktion bedingen übliche Fernrohre ein scheinbares Näherrücken der gesehenen Objekte und deren Vergrößerung dadurch, daß - vereinfacht gesagt - durch die stärkere Bündelung der Parallelstrahlen ein Mehr an optischen Informationen durch die Augenpupille auf die für die Bildauflösung zuständige Netzhaut des Beobachters gelangt.All telescopes made from focal lens or mirror systems, i.e. consisting of lenses / mirrors with focal points and focal lengths are afocal due to their construction as a whole, because, as shown in Figure 1, incident parallel rays emerge from the eyepiece of such telescopes again in parallel, being closer together, i.e. are more concentrated than the incident parallel rays. Due to their special construction, conventional telescopes cause the objects viewed to move closer and to enlarge them, because - to put it simply - more optical information is passed through the pupil of the eye through the eye pupil to the retina responsible for image resolution.
Neben ihrer auf dem Verhältnis der Brennweiten basierenden Vergrößerung bewirken übliche Fernrohre aus fokalen Linsen/ Spiegeln ganz zwangsläufig eine Verkleinerung des Gesichtsfeldes (Sehfeldes) eines Beobachters, die der Fernrohrvergrößerung annähernd umgekehrt proportional ist. Je stärker also eine Fernrohrvergrößerung ist, desto kleiner wird das Gesichtsfeld (Sehfeld) des das Fernrohr benutzenden Beobachters. Beispielsweise erlaubt ein Opernglas mit seiner Vergrößerung von etwa 2,5 bis 3,0 bei fixierter Haltung des Glases und Kopfes nur einen Ausschnitt der Theaterbühne zu überblicken, der Rest wird ohn'e Kopf-Handebewegungen nicht gesehen. Außerdem kann naturgemäß nicht gleichzeitig durch Fernrohre und an ihnen vorbei gesehen werden.In addition to their magnification based on the ratio of the focal lengths, conventional telescopes made from focal lenses / mirrors inevitably bring about a reduction in the field of view (visual field) of an observer, which is almost inversely proportional to the magnification of the telescope. The stronger the magnification of the telescope, the smaller the field of vision (field of view) of the observer using the telescope. For example, an opera glass with its magnification of around 2.5 to 3.0 allows only a section of the theater stage to be seen when the glass and head are fixed, the rest is not seen without hand movements. In addition, it is naturally not possible to see through and past telescopes at the same time.
Eine wesentliche geringere Vergrößerung als mit GalileiFernrohren und rein theoretisch dementsprechend ein größeres Gesichtsfeld (Sehfeld) erlauben konische Glaskegel mit objektseitigen konvexen und augenseitig konkaven sphärischen Begrenzungen, die um die Mitte des 18. Jahrhunderts auf kamen, Anfang des 19. Jahrhunderts als Stöpsellinsen bezeichnet und 1846 von Steinheil und Seidel genauer erwähnt wurden und deren sphärisch-konvexe-konkave Begrenzungsflächen, falls sie zum Sehen in die Ferne verwendet wurden, wohl schon damals einen identischen Krümmungsmittelpunkt hatten.A significantly lower magnification than with Galilei telescopes and, theoretically, a correspondingly larger field of view (field of view) allow conical glass cones with object-side convex and concave spherical boundaries that began around the mid-18th century came at the beginning of the 19th century and were mentioned in more detail by Steinheil and Seidel in 1846 and whose spherical-convex-concave boundary surfaces, if they were used to see into the distance, probably had an identical center of curvature even then.
Die Abbildung 2 zeigt aus dem Buch von M. v. Rohr (Das Brillenglas als optisches Instrument, Julius Springer, Berlin, 1934, Seite 82) eine Darstellung von Auge und Stöpsell-inse im Maßstab von annähernd 1:1. Kritisch betrachtet sind Stöpsellinsen keine Linsen, weil optische Linsen definitionsgemäß Brennpunkte und Brennweiten aufweisen. Stöpsellinsen haben, falls sie für das Sehen in die Ferne konzipiert wurden, weder Brennpunkte nochFigure 2 shows from the book by M. v. Rohr (The glasses as an optical instrument, Julius Springer, Berlin, 1934, page 82) a representation of the eye and stopper lens on a scale of approximately 1: 1. From a critical point of view, stopper lenses are not lenses because optical lenses by definition have focal points and focal lengths. Stopper lenses, if designed for distant vision, have neither focal points nor
Brennweiten, sie sind also afokal wie die beschriebenen üblichen Fernrohrsysteme, obwohl sie mit diesen in sonstiger optischer Hinsicht nichts gemein haben. Die Stöpsellinse für die Ferne ist sinngemäß keine optische Linse, sondern ein afokales Glas ( Afokalglas).Focal lengths, so they are afocal like the usual telescope systems described, although they have nothing else in common with them from an optical point of view. The stopper lens for distance is not an optical lens, but an afocal glass (afocal glass).
Nach dem Anfang des 17. Jahrhunderts von Snellius entdeckten Gesetz der Lichtbrechung zeigt Abbildung 3 in schematischer Weise den Strahlenverlauf in einer Stöpsellinse für die Ferne, die in ihrer Dimension derAfter the law of refraction of light, discovered by Snellius at the beginning of the 17th century, Figure 3 shows schematically the beam path in a stopper lens for the distance, which in its dimension of
Stöpsellinse von Pritchard (siehe Abbildung 2) entspricht und deren beide sphärischen Begrenzungsflächen den gleichen, d.h. einen identischen Krümmungsmittelpunkt aufweisen.Corresponds to the stopper lens from Pritchard (see Figure 2) and whose two spherical boundary surfaces are the same, i.e. have an identical center of curvature.
Vom Objekt herkommende Parallelstrahlen werden durch die augenferne sphärische und konvexe Glaskrümmung nach Snellius zum Lot hin und durch die augennahe sphärische und konkave Krümmung wieder vom Lot weggebrochen, so daß die Strahlen aus der Stöpsellinse wieder parallel zueinander austreten, allerdings wie in Abbildung 1 näher beieinanderliegend, d.h. stärker gebündelt. Nach Abbil düng 3 wirkt also auch die Stöpsellinse dadurch, daß - vereinfacht gesagt - durch die stärkere Bündelung der Parallelstrahlen ein Mehr an optischen Informationen durch, die Augenpupille auf die für die Bildauflösung zuständige Netzhaut des Beobachters gelangt, wie ein Fernrohr.Parallel rays coming from the object are broken off by the spherical and convex glass curvature according to Snellius to the plumb line and by the spherical and concave curvature close to the eye, so that the beams emerge from the stopper lens again parallel to one another, however, as shown in Figure 1, closer together, ie more concentrated. According to fig So fertilization 3 also works the stopper lens in that - to put it simply - due to the stronger bundling of the parallel rays, more optical information is transmitted, the eye pupil reaches the retina of the observer responsible for image resolution, like a telescope.
Im Vergleich zum Galilei- und besonders zum Kepler- Fernrohr ist dieses Fernrohr allerdings schwach. In diesem Zusammenhang ist bemerkenswert, daß noch in dieser Abbildüng von Pritchard (siehe Abbildung 2) die optische Vergrößerungwirkung unklar bleibt.Compared to the Galilean and especially the Kepler telescope, this telescope is weak. In this context, it is noteworthy that in this illustration by Pritchard (see Figure 2) the optical magnification effect remains unclear.
Im Vergleich zu Abbildung 1 zeigt Abbildung 3 den grundsätzlichen Unterschied zwischen Stöpsellinse und Fernröhren aus fokalen Linsen/Spiegelsystemen. Für dieCompared to Figure 1, Figure 3 shows the basic difference between stopper lens and telescopes made from focal lenses / mirror systems. For the
Stöpsellinse existieren weder vordere noch hintere Brennpunkte noch Brennweiten oder Winkel entsprechend Abbildung 1, aus denen man die physikalische Vergrößerung ableiten könnte. Nur durch Kunstgriffe (siehe Reiner, Auge und Brille, Enke Verlag, Heft 59, 1972, Seite 26 letzter Absatz und Seite 27 einschließlich (35)), die im dortigen Zusammenhang (Brillengläser) didaktisch sinnvoll sind, die ich im Zusammenhang mit Stöpsellinsen und Afokalgläsern aber für unangebracht halte, weil sich deren physikalische Vergrößerung allein aus Glasdicke und Vorderkrümmung ergibt, läßt sich die Fiktion von Brennpunkten und Brennweiten bei solchen "Linsen" aufrechterhalten. Damit sind Stöpsellinsen für die Ferne tatsächlich und real andere Fernrohre als die von Kepler und Galilei. In anderen Worten: es wird keinem Physiker, Optiker oder Augenarzt gelingen, für eine Stöpsellinse einen Brennpunkt für das aus einem Glas bestehende optische System zu finden, genauso wenig wie das beispielsweise bei einer planparallelen Glasplatte gelingen kann.The stopper lens does not have any front or rear focal points, nor focal lengths or angles according to Figure 1, from which one could derive the physical magnification. Only through tricks (see Reiner, Auge und Brille, Enke Verlag, Issue 59, 1972, page 26 last paragraph and page 27 including (35)), which are didactically meaningful in the context there (spectacle lenses), which I use in connection with stopper lenses and However, afocal lenses are considered inappropriate because their physical magnification results solely from the glass thickness and front curvature, so the fiction of focal points and focal lengths can be maintained with such "lenses". Thus, stopper lenses for distance are actually and really different telescopes than those from Kepler and Galilei. In other words: no physicist, optician or ophthalmologist will be able to find a focal point for the optical system consisting of a glass for a stopper lens, just as little as a plane-parallel glass plate can.
Aus der maßstabsgerechten Abbildung 2 von Pritchard ist zu erkennen, daß Stöpsellinsen jeweils nur vor ein Auge gehalten wurden. Trotz der schwachen Vergrößerung von Stöpsellinsen ist das Gesichtsfeld (Sehfeld) mit Stöpsellinse ähnlich wie bei üblichen Fernrohren klein, weil naturgemäß nicht gleichzeitig (siehe Abbildung 2) durch die Stöpsellinse und den sie umgebenden Bereich gesehen werden kann. Auch können Stöpsellinsen wegen ihrer Form und wegen ihres Gewichts weder in damaligen noch in heutigen Brillengestellen getragen werden. Alle diese Einzelheiten zusammengenommen waren wohl der Grund dafür, daß sich Stöpsellinsen im Fernrohrbereich als vergrößernde Hilfsmittel nicht durchgesetzt haben. Von Rohr hat in seinem Buch (1934, Seite 81, Seite 82) Einzelheiten dazu angedeutet und noch 1934 zur Bildvergrößerung durch Fernrohrbrille und Stöpsellinsen gemeint, daß "das hiermit in groben Strichen entworfene Bild auch durch weitere Forschungen schwerlich noch merklich geändert werden" könne. Nach meinen nachstehend beschriebenen Erfindungen ist dem nicht so.Pritchard's Figure 2 to scale shows that stopper lenses are only in front of one eye were held. Despite the poor magnification of stopper lenses, the field of view (field of view) with stopper lens is similar to that of conventional telescopes, because naturally it cannot be seen through the stopper lens and the area around it (see Figure 2). Because of their shape and weight, stopper lenses can neither be worn in the then nor in today's eyeglass frames. All these details taken together were the reason why stopper lenses in the field of telescopes have not become established as enlarging aids. Von Rohr in his book (1934, page 81, page 82) hinted at details about this, and in 1934, regarding the magnification of the image through telescope glasses and stopper lenses, said that "the image designed in broad strokes could hardly be changed significantly by further research". According to my inventions described below, this is not the case.
Für Gläser mit brechender Wirkung (fokale Gläser, optische Linsen) und für Stöpsellinsen und andere Afokalgläser gilt sowohl das allgemeingültige optische Gesetz von Snellius über die Lichtbrechung als auch das zuletzt von Reiner (Auge und Brille, Bücherei des Augenarztes, Heft 59, Enke Verlag, 1972, Seite 26 bis 28) unter ( 56 ) abgehandelte Gesetz über die Eigenvergrößerung von Brillengläsern, die als die physikalische Vergrößerung auf Afokalgläser wie Stöpsellinsen, sogenannte Aniseikon iegläser , Teles kop-Kuppeln ode r andere A fokalgl äser anwendbar ist, die definitionsgemäß keine "Systemvergrößerung" aufweisen.For glasses with a refractive effect (focal glasses, optical lenses) and for stopper lenses and other afocal glasses, both the general optical law of Snellius on refraction of light and the most recent of Reiner (Eye and glasses, library of the ophthalmologist, issue 59, Enke Verlag, 1972, pages 26 to 28) under (56) of the law on the self-enlargement of spectacle lenses, which as the physical enlargement is applicable to afocal lenses such as stopper lenses, so-called aniseic lenses, telescope domes or other afocal lenses, which by definition are not " System Enlargement ".
Aus dem Gesetz von Snellius über die Lichtbrechung ergibt sich für eine Stöpsellinse und für andere Afokalgläser die Brechkraft (D) in Dioptrien der objektseitigen sphärischen Krümmungsfläche nach der folgenden Ableitung, die wegen nicht vorhandener Schreibmaschinentypen als handschriftliche Kopie gefertigt werden muß. Abbildung 4 und die handschriftlichen Aufzeichnungen zeigen die Ableitungen aus dem Snellius'schen Gesetz. Beispiel (Abbildung 4):From Snellius' law on light refraction, the refractive power (D) in diopters of the spherical surface of the object on the object side results from the following derivation for a stopper lens and for other afocal glasses, which has to be made as a handwritten copy due to the lack of typewriter types. Figure 4 and the handwritten records show the derivations from Snellius' law. Example (Figure 4):
k4k4
. M. M
Fall (Abbildung 5) : Case (Figure 5):
Für das in Abbildung 5 gewählte Beispiel mit einer "vorderen Brennweite" von 0,08 m ergibt sich die Außenflächenbrechkraft (D) aus a durch Einsetzen. For the example chosen in Figure 5 with a "front focal length" of 0.08 m, the outer surface power (D) results a by inserting.
Die Flächenbrechkraft der Außenfläche des in dem Beispiel behandelten Afokalglases beträgt somit 12,5 Dioptrien.The surface power of the outer surface of the afocal glass treated in the example is thus 12.5 diopters.
Die zweite physikalische Grundlage der Erfindung ist die Vergrößerungsformel für Afokalgläser, sie entspricht der Formel für die "Eigenvergrößerung" von Brillengläsern. Die physikalische Vergrößerung (V) für Afokalgläser istThe second physical basis of the invention is the magnification formula for afocal lenses, it corresponds to the formula for the "self-enlargement" of spectacle lenses. The physical magnification (V) for afocal glasses is
In der Formel entspricht V der physikalischen Vergrößerung eines Afokalglases, d der Dicke des durchsichtigen und in optischer Hinsicht einwandfreien Materials (Glas, Kunststoff etc.) in Metern, n der Brechzahl (Brechungsindex) des Materials und D der Brechkraft der Außenfläche des Afokalglases in Dioptrien. Damit hängt die physikalische Vergrösserung (V) eines Afokalglases und sein Fernorohreffekt allein von der Materialdicke und der Brechkraft der Außenfläche ab.In the formula, V corresponds to the physical magnification of an afocal glass, d the thickness of the transparent and optically perfect material (glass, plastic, etc.) in meters, n the refractive index (refractive index) of the material and D the refractive power of the outer surface of the afocal glass in dioptres . The physical magnification (V) of an afocal glass and its Far East effect depends solely on the material thickness and the refractive power of the outer surface.
Man erhält eine reine Afokalglaswirkung nur dann, wenn man dem augenfernen und dem augennahen Durchmesser von Afokalgläsern (für Teleskop-Kuppeln oder Ausschnitte erübrigt sich dies) eine geeignete Größe gibt und wenn man die Afokalgläser so gestaltet, daß von den optisch nicht benötigten Bereichen (Seitenwände, nicht parallel zueinander verlaufende Glas- oder Materialoberflächen) keine Lichtstrahlen ins Auge des Beobachters gebrochen oder reflektiert werden. Es dürfen also keine Mehrfachreflexionen oder Totalreflexionen an den sphärischen Begrenzungsflächen oder an Seitenwänden oder an nicht parallel zueinander verlaufenden Oberflächen auftreten, die zusammen mit dem parallel austretenden Lichtstrahl ins Auge des Beobachters gelangen können, weil nicht parallel austretende Strahlen zu einem unscharfen Bild und gleichzeitig zu einer Aufhebung der Vergrößerungswirkung führen können. Solche Reflexionen lassen sich durch bekannte Techniken, wie Schwärzung oder Unterlegung der Seitenwände mit lichtschluckendem Material (siehe auch Abbildung 2), durch Abdeckung der für eine optische Wirkung nicht benötigtenYou get a pure afocal glass effect only if you give a suitable size to the near and near the diameter of afocal glasses (this is not necessary for telescopic domes or cutouts) and if you design the afocal glasses in such a way that the optically not required areas (side walls, glass or material surfaces not running parallel to each other) no light rays are refracted into the eye of the observer or reflected. There must therefore be no multiple reflections or total reflections on the spherical boundary surfaces or on side walls or on surfaces that do not run parallel to one another, which together with the light beam emerging in parallel can get into the eye of the observer, because non-parallel rays result in a blurred image and at the same time one Abolish the magnification effect. Such reflections can be avoided by known techniques, such as blackening or underlaying the side walls with light-absorbing material (see also Figure 2), by covering those that are not required for an optical effect
Materialoberflächen durch geeignete Oberflächengestaltung, durch geeignete Formgebung, die bei kürzeren afokalen Glaskegeln zu Faseroptik-ähnlicher Lichtleitung an der Pupille des Beobachters vorbeiführt, durch Oberflächenvergütung, evtl. auch durch Vernichtung unerwünschter Lichtstrahlen mittels gekreuzter Polarisationsfilter oder durch andere bekannte Techniken vermeiden ebenso wie durch eine dem Brechungsindex des optischen Materials und dem Durchmesser der augennahen sphärisch konkaven Begrenzungsfläche angepaßte Schräge der Seitenwände und der nicht parallel zueinander verlaufenden Oberflächen im optisch nicht benötigten Bereich.Material surfaces through suitable surface design, through suitable shaping, which leads to fiber optic-like light conduction at the pupil of the observer with shorter afocal glass cones, through surface treatment, possibly also through annihilation of unwanted light beams by means of crossed polarization filters or by other known techniques, as well as by avoiding them Refractive index of the optical material and the inclination of the side walls and the non-parallel surfaces in the optically unneeded area are adapted to the diameter of the spherically concave boundary surface close to the eye.
In den einschlägigen Abbildungen der Beschreibung sind diese bekannten Techniken der Reflexionbeseitigung durch geschlängelte Linien dargestellt.These known techniques of reflection elimination are shown in the relevant figures of the description by means of serpentine lines.
Wählt man für Afokalgläser optisches Material, Materialdicke, äußere Flächenbrechkraft und Form in geeigneter Weise, so ergeben sich gegenüber Stöpsellinsen und üblichen Fernrohren brauchbare Vergrößerungen ohne den Nachteil einer wesentlichen Einschränkung des Gesichtsfeldes (Sehfeldes) für den Beobachter. Zu den Afokalgläsern gehören neben den sogenannten Aniseikoniegläsern (Vergrößerungen zwischen 1,02 und 1,06) zur Bildangleichung bei verschiedenen Augenleiden, wie sie in eigenen Veröffentlichungen (z.B. H. Gernet: Graefes Archiv Klin. exp. Ophthal., 204, 1977, 235 bis 164) und eigenen Patenten (Deutsches Patent DE 28 15678 C II, vom 29.7.1982, Europäische Patentschrift 0022868, Vertragsstaat Frankreich vom 2.11.1983, US Patent 4427272 vom 24.1.1984) beschrieben sind, auch Stöpsellinsen, Fernrohrbrillen, Teleskop-Kuppeln und andere Afokalgläser für weites Gesichtsfeld (Sehfeld) eines Beobachters.If optical material, material thickness, external surface power and shape are selected in a suitable manner for afocal lenses, then usable enlargements result compared to stopper lenses and conventional telescopes without the disadvantage of a substantial restriction of the visual field (field of view) for the observer. In addition to the so-called aniseicon glasses (magnifications between 1.02 and 1.06), the afocal glasses include image matching for various eye disorders, as described in our own publications (e.g. H. Gernet: Graefes Archiv Klin.exp.Ophthal., 204, 1977, 235 to 164) and own patents (German patent DE 28 15678 C II, dated July 29, 1982, European patent 0022868, contracting state France dated November 2, 1983, US patent 4427272 dated January 24, 1984), also stopper lenses, telescope glasses, telescopic domes and other afocal lenses for an observer's wide field of view.
Alle Afokalgläser, also auch Aniseikoniegläser, Stöpsellinsen, Fernrohrbrillen, Teleskop-Kuppeln etc. haben optisch wirksame Begrenzungsflächen, die objektseitig sphärisch konvex, augenseitig sphärisch konkav sind und zusätzlich den gleichen, d.h. einen identischen Krümmungsmittelpunkt aufweisen. Vor der eigenen Anmeldung von Fernrohrbrillen mit schwacher Vergrößerung (Deutsches Gebrauchsmuster G 81 21 262.3 vom 20.7.1981 und US Patentanmeldung continuation application vom 24.8.1984) wurden Afokalgläser, also auch sogenannte Aniseikoniegläser nicht zur beidäugigen Bildvergrößerung als schwaches Fernrohr in Brillen verwendet. Stöpsellinsen haben seit mehr als 100 Jahren keine praktische Bedeutung mehr, sie wurden außerdem nie beidäugig verwendet.All afocal glasses, including anise icon glasses, stopper lenses, telescope glasses, telescope domes, etc., have optically effective boundary surfaces that are spherically convex on the object side and spherically concave on the eye side and are also the same, i.e. have an identical center of curvature. Before the own filing of telescope glasses with low magnification (German utility model G 81 21 262.3 from July 20th, 1981 and US patent application continuation application from August 24th, 1984), afocal glasses, i.e. so-called aniseicon glasses, were not used as double telescope in glasses as a weak telescope. Stopper lenses have had no practical significance for more than 100 years, and they have never been used with both eyes.
Die erste eigene Erfindung eines schwachen Fernrohrs ist eine auf den Gesetzen von Snellius und Reiner beruhende Fernrohrbrille, wie sie Abbildung 6 b für eine Vergrößerung 1,15 zeigt. Diese Fernrohrbrillen sind nichts anderes als gedanklich und dann auch technisch flach- oder plattgequetschte Stöpsellinsen. Gegenüber der Stöpsellinse haben meine Fernrohrbrillen folgende Vorteile:The first own invention of a weak telescope is a pair of telescope glasses based on the laws of Snellius and Reiner, as shown in Figure 6 b for an enlargement 1.15. These telescope glasses are nothing else than mentally and then technically flat or squeezed plunger lenses. My telescope glasses have the following advantages over the stopper lens:
1) die Vergrößerung erfolgt durch ein einziges afokales Brillenglas vor jedem Auge. Die Hände des Benutzers bleiben für andere Tätigkeiten frei. 2) Schon das einäugige Gesichtsfeld (Sehfeld) eines Benutzers ist vielfach größer als mit Stöpsellinse.1) The magnification is done through a single afocal lens in front of each eye. The user's hands remain free for other activities. 2) The one-eyed visual field (visual field) of a user is many times larger than with a stopper lens.
3) Eine beidäugige Beobachtung mit beidäugig vielfach grösseren Gesichtsfeldern (Sehfeldern) ist gewährleistet.3) A two-eyed observation with two-eyed much larger visual fields (visual fields) is guaranteed.
4) Das Gewicht der Fernrohrbrille mit Afokalgläsern ist viel geringer als das von Stöpsellinsen.4) The weight of the telescope glasses with afocal lenses is much lower than that of stopper lenses.
5) Die Sehverbesserung ist größer als die physikalische5) The visual improvement is greater than the physical
Vergrößerung (siehe Dissertation Schulte-Wintrop 1983).Enlargement (see dissertation Schulte-Wintrop 1983).
Ähnliches wie unter 1) mit 5) gilt für die Fernrohrbrille im Vergleich zu Galilei-Fernrohren und Fernrohrbrillen bekann ter Art für vorgegeben Arbeitsabstände.Similar to 1) with 5) applies to the telescope glasses in comparison to Galileo telescopes and telescope glasses of known type for given working distances.
Ähnlich wie mit einer Stöpsellinse kann mit der eigenen Fernrohrbille in alle Entfernungen, d.h. in Ferne und Nähe, scharf gesehen werden. Mit üblichen Fernrohren nach Galilei geht dies nicht. Mit meiner Fernrohrbrille können außerdem durch entsprechenden Schliff der Begrenzungsflächen Brechungsfehler des Auges ausgeglichen werden.Similar to a stopper lens, you can use your own telescope glasses at all distances, i.e. in the distance and near, can be seen sharply This is not possible with conventional telescopes to Galileo. With my telescope glasses, refractive errors of the eye can also be compensated for by appropriate grinding of the boundary surfaces.
In Abbildung 6 a - f sind die grundlegenden Unterschiede zwischen Stöpsellinsen und Fernrohrbrille mit Afokalgläsern dargestellt und die Vergrößerungswirkungen nach Snellius und Reiner für die Pritchard'sche Stöpsellinse (Abbildung 6 a, siehe auch Abbildung 2 und 3), ein Modell der als Gebrauchsmuster angemeldeten Fernrohrbrille (G 81 21 262.3, Abbildung 6 b) und die Vergrößerungswirkungen für Afokalgläser angegeben, die sich bereits in anderen Fernrohrbrillenmustern (Abbildung 6 c, 6 d) befinden bzw. für eine solche Verwendung (Abbildung 6 e, f) hergestellt wurden oder in der Herstellung sind.Figure 6 a - f shows the fundamental differences between stopper lenses and telescope glasses with afocal lenses and the magnification effects according to Snellius and Reiner for Pritchard's stopper lens (Figure 6 a, see also Figures 2 and 3), a model of the telescope glasses registered as utility models (G 81 21 262.3, Figure 6 b) and the magnification effects for afocal lenses that are already in other telescope eyewear patterns (Figure 6 c, 6 d) or were produced for such use (Figure 6 e, f) or in which Manufacturing are.
Die Pritchard'sche Stöpsellihse in Abbildung 6 a hat für die größere (linke) sphärisch-konvexe Begrenzungsfläche einen Krümmungsardius von 0,0415 m, für die kleinere (rechte) sphärisch-konkave Begrenzungsfläche einen Krümmungsradius von 0,0135 m und für beide-Radien den gleichen, d.h. einen identischen Krümmungsmittelpunkt. Der Brechungsindex der Stöpsellinse n2 beträgt 1,5 (Kronglas, das zur damaligen Zeit das übliche Brillenglasmaterial gewesen sein dürfte).Pritchard's stopper lens in Figure 6 a has an arc of curvature of 0.0415 m for the larger (left) spherical-convex boundary surface and for the smaller one (right) spherical-concave boundary surface has a radius of curvature of 0.0135 m and for both radii the same, ie an identical center of curvature. The refractive index of the stopper lens n 2 is 1.5 (crown glass, which at the time was probably the usual lens material).
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der augenfernen Fläche Dioptrien. According to Snellius, there is a refractive power of the dioptric surface far from the eye.
Nach Reiner ergibt sich aus für die Stöpsellinse eine physikalische Vergrößerung von rund 1,29.According to Reiner, it follows from for the stopper lens a physical magnification of around 1.29.
Das in Abbildung 7 b dargestellte Gebrauchsmustermodell (G 81 21 262.3) hat jeweils für die augenferne sphärischkonvexe Begrenzungsfläche einen Krümmungsradius von 0,0286 m, für die augennahe sphärisch-konkave Begrenzungsfäche einen Krümmungsradius von 0,0175 m und für beide Radien einen gleichen, d.h. einen identischen Krümmungsmittelpunkt, der auf den Sehachsen liegt. Der Brechungsindex der Afokalgläser (n1 ) beträgt 1,5, da es sich um Gläser aus Kronglas handelt. Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der augenfernen Fläche (r1) von 17,5 Dioptrien. Dioptrien.The utility model shown in Figure 7 b (G 81 21 262.3) has a radius of curvature of 0.0286 m for the spherical-convex boundary surface away from the eye, a radius of curvature of 0.0175 m for the spherical-concave boundary surface and the same for both radii, ie an identical center of curvature that lies on the visual axes. The refractive index of the afocal glasses (n 1 ) is 1.5, since they are glasses made of crown glass. According to Snellius, the refractive power of the surface far from the eye (r 1 ) is 17.5 diopters. Diopter.
Nach Reiner ergibt sich aus für das deutsche Gebrauchsmustermodell eine physikalischeAccording to Reiner, it follows from a physical one for the German utility model
Vergrößerung von rund 1,15.Magnification of around 1.15.
Die Afokalgläser der in Abbildung 7 c dargestellten Fernrohrbrille haben für die augenferne sphärisch-konvexe Bergrenzungsflache einen Krümmungsradius von 0,0428 m und für die augennahe sphärisch-konkave Begrenzungsfläche einen Krümmungsradius von 0,026 m und für beide Radien den gleichen, d.h. einen identischen Krümmungsmittelpunkt, der auf den Sehachsen liegt. Die Afokalgläser bestehen aus Kunststoff mit einem Brechungsindex von 1,503.The afocal lenses of the telescope glasses shown in Figure 7 c have a radius of curvature of 0.0428 m for the spherical-convex boundary surface remote from the eye and a radius of curvature of 0.026 m for the spherical-concave boundary surface close to the eye and for both radii same, ie an identical center of curvature, which lies on the visual axes. The afocal glasses are made of plastic with a refractive index of 1.503.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der augenfernen Fläche Dioptrien.According to Snellius, there is a refractive power of the surface far from the eye Diopter.
Nach Reiner ergibt sich aus für die Fernrohrbrille in Abbildung 6 c eine physikalische Vergrößerung von rund 1,15.According to Reiner, it follows from for the telescope glasses in Figure 6 c a physical magnification of around 1.15.
Die Afokalgläser der in Abbildung 6 d dargestellten Fernrohrbrille haben für die augenferne sphärisch-konvexe Begrenzungsflache einen Krümmungsradius von 0,0302 m, für die augennahe sphärisch-konkave Begrenzungsflache einen Krümmungsradius von 0,0185 m und für beide Radien den gleichen, d.h. einen identischen Krümmungsmittelpunkt. Die Afokalgläser bestehen ebenfalls aus Kunststoff mit einem Brechungsindex von 1,503.The afocal lenses of the telescope glasses shown in Figure 6 d have a radius of curvature of 0.0302 m for the spherical-convex boundary surface remote from the eye, a radius of curvature of 0.0185 m for the spherical-concave boundary surface close to the eye and the same for both radii, i.e. an identical center of curvature. The afocal glasses are also made of plastic with a refractive index of 1.503.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der augenfernen Fläche Dioptrien.According to Snellius, there is a refractive power of the surface far from the eye Diopter.
Nach Reiner ergibt sich aus According to Reiner, it follows from
1,1490 für die Fernrohrbrille in Abbildung 6 d eine physikalische Vergrößerung von rund 1,15.1.1490 for the telescope glasses in Figure 6 d a physical magnification of around 1.15.
In Abbildung 6 e ist ein Afokalglas für Fernrohrbrillen dargestellt, das für die augenferne sphärisch-konvexe Begrenzungsfläche einen Krümmungsradius von 0,02 m, für die augennahe sphärisch-konkave Begrenzungs fläche einen Krümmungsradius von 0,011 m und für beide Radien den gleichen, d.h. einen identischen Krümmungsmittelpunkt aufweisen. Das Afokalglas besteht aus Kunststoff mit einem Brechungsindex von 1 , 7Figure 6 e shows an afocal lens for telescope glasses that has a radius of curvature of 0.02 m for the spherical-convex boundary surface away from the eye, a radius of curvature of 0.011 m for the spherical-concave boundary surface and the same, i.e. an identical, for both radii Have center of curvature. The afocal glass is made of plastic with a refractive index from 1, 7
Nach Snellius ergibt sich für die augenferne Fläche eine Brechkraft Dioptrien. According to Snellius, there is a refractive power diopter for the surface far from the eye.
Nach Reiner ergibt sich aus für dieses Afokalglas eine physikalische Vergrößerung von rund 1,23. Damit wird mit diesem Afokalglas eine nur um % schwächere physikalische Vergrößerung als mit der Stöpsellinse in Abbildung 6 a mit dem Vorteil eines um ein Vielfaches größeren Gesichtsfeldes (Sehfeldes) erreicht.According to Reiner, it follows from for this afocal glass, a physical magnification of around 1.23. So with this afocal glass one is only around % weaker physical magnification than achieved with the stopper lens in Figure 6 a with the advantage of a much larger field of view (field of view).
Kombiniert man eine Fernrohrbrille mit diesen Afokalgläser (V=1,23) mit einer Teleskop-Kuppel geeigneter Konstruktion. d.h. setzt man einen Beobachter mit einer solchen Fernrohrbrille in eine afokale Teleskop-Kuppel geeigneter Konstruktion, so lassen sich problemlos physikalische Vergrößerungen um 1,7 mit großem Gesichtsfeld (Sehfeld) erreichen.Combine a pair of telescope glasses with these afocal lenses (V = 1.23) with a telescopic dome of a suitable design. i.e. If you place an observer with such telescope glasses in an afocal telescope dome of a suitable construction, physical magnifications of 1.7 with a large field of view (field of view) can be achieved without any problems.
Das Afokalglas in Abbildung 6 f hat die gleichen Dimensionen wie das Afokalglas in Abbildung 6 e, es besteht jedoch aus hochbrechendem Glas mit der Brechzahl 1,93. Für das Afokalglas ergibt sich nach Snellius eine Brechkraft der augenfernen Fläche Dioptrien. The afocal glass in Figure 6 f has the same dimensions as the afocal glass in Figure 6 e, but it is made of high-index glass with a refractive index of 1.93. According to Snellius, the afocal glass has a refractive power of the diopter surface far from the eye.
Nach Reiner ergibt sich aus . 1,2786 für die Afokalgläser eine physikalische Vergrößerung von rund 1,28. Bei praktisch gleicher Vergrößerung (1,28: 1,29) wie mit der Stöpsellinse aus Abbildung 6 a ergibt sich mit dem Afokalglas aus Abbildung 6 f ein wesentlich größeres Gesichtsfeld (Sehfeld) als mit der Stöpsellinse. Kombiniert man eine solche Fernrohrbrille mit einer afokalen Teleskop-Kuppel geeigneter Konstruktion, d.h. setzt man einen Beobachter mit einer solchen Fernrohrbrille in eine afokale Teleskop-Kuppel geeigneter Konstruktion, so lassen sich problemlos physikalische Vergrößerungen um 1,8 mit einem vielfach größeren Gesichtsfeld (Sehfeld) erreichen als mit Stöpsellinsen oder mit üblichen Galilei-Systemen.According to Reiner, it follows from . 1.2786 for the afocal glasses a physical magnification of around 1.28. At practically the same magnification (1.28: 1.29) as with the stopper lens from Figure 6 a, the afocal lens from Figure 6 f results in a much larger field of view (field of view) than with the stopper lens. If you combine such telescope glasses with an afocal telescope dome of a suitable construction, ie if you place an observer with such telescope glasses in an afocal telescope dome of a suitable construction, see above physical magnifications of 1.8 can be easily achieved with a much larger field of view (field of view) than with stopper lenses or with conventional Galileo systems.
Aus den für die Zeichnungen annähernd maßstabsgerechten (annähernd 1:1) Darstellungen in Abbildung 6 und den Zahlenwerten ist zu erkennen, daß die Brechkraft der Vorderfläche der Afokalgläser eine wesentliche Rolle für die Vergrößerung spielt. Aus augenärztlich-optischer Sicht sind Krümmungsradius und Durchmesser der augennahen sphärisch-konkaven Begrenzungsfläche und der Hornhautscheitelabstand der Afokalgläser für die Ausnutzung der großen Gesichtsfelder (Sehfelder) wichtig. Das Beispiel in Abbildüng 6 e hat mit Werten von 0,008 m bzw. 0,011 m noch praktisch brauchbare Werte.From the approximately true-to-scale (approximately 1: 1) illustrations in Figure 6 and the numerical values, it can be seen that the refractive power of the front surface of the afocal glasses plays an essential role in the magnification. From an ophthalmological-optical point of view, the radius of curvature and the diameter of the spherical-concave boundary surface near the eye and the corneal vertex distance of the afocal lenses are important for the utilization of the large visual fields (visual fields). The example in Figure 6 e has values of 0.008 m and 0.011 m that are still practically usable.
Im Februar 1984 habe ich erkannt, daß das Prinzip meiner Fernrohrbrillen, d.h. das Prinzip von Afokalgläsern sphärischer konvex-konkaver Begrenzungsflächen mit gleichem, d.h. identischem Krümmungsmittelpunkt auf afokale Teleskop-Kuppeln, d.h. auf Kuppeln aus optisch einwandfreiem Material mit sphärischen konvex-konkaven Begrenzungs flächen und gleichem, d.h. identischem Krümmungsmittelpunkt und auf Kuppelausschnitte übertragbar ist und daß solche Konstruktionen mit dem Augenpaar eines in ihnen/hinter ihnen befindlichen Beobachters ohne/mit einer Fernrohrbrille ebenfalls ein Fernrohr mit schwacher Vergrößerung und großem Gesichtsfeld (Sehfeld) bilden.In February 1984 I realized that the principle of my telescope glasses, i.e. the principle of afocal glass spherical convex-concave boundary surfaces with the same, i.e. identical center of curvature on afocal telescopic domes, i.e. on domes made of optically perfect material with spherical convex-concave boundary surfaces and the like, i.e. identical center of curvature and can be transferred to dome sections and that such constructions with the pair of eyes of an observer located in them / behind them without / with telescope glasses also form a telescope with poor magnification and a large field of view (field of view).
Solche Konstruktionen sind gedanklich und technisch als Zusammensetzungen aus einer (fast unendlichen) Vielzahl nahtlos aneinandergereihter Stöpsellinsen zu verstehen, die ebenfalls einen Fernrohreffekt, im Gegensatz zur einzelnen Stöpsellinse jedoch keine Gesichts feldeinschränkung (Sehfeldeinschränkung) bewirken und so als Rundum-Fernrohr wirksam sind. Gedanklich und technisch kann man diese Konstruktionen auch als kugelig oder ähnlich verkrümmte plan parallele Glasplatten auffassen und darstellen.Such constructions are to be understood mentally and technically as compositions of an (almost infinite) multitude of seamlessly arranged stopper lenses, which also have a telescope effect, but in contrast to the individual stopper lens they do not restrict the field of vision (field of view) and are therefore effective as an all-round telescope. In terms of ideas and technology, these constructions can also be described as spherical or similarly curved plan Take up and display parallel glass plates.
Diese Erfindung habe ich am 21.2.1984 (P 34 06 276.9) zum deutschen Patent angemeldet und am 11.4.1984 als US-disclosure unter der Nummer 126457 beim US-Patentamt hinterlegt.I registered this invention on February 21, 1984 (P 34 06 276.9) for a German patent and filed it on April 11, 1984 as US disclosure under number 126457 at the US Patent Office.
In Abbildung 7 ist aus P 34 06 276.9 als Beispiel eine Teleskop-Kuppel (2) aus hochbrechendem Glas mit der Brechzahl 1,93, einem Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Außenfläche von 0,54 m, einem Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Innenfläche von 0,22 m bei gleichem, d.h. identischem Krümmungsmittelpunkt und einer Dicke von 0,32 m im Maßstab von etwa 14:1 dargestellt.Figure 7 shows P 34 06 276.9 as an example of a telescopic dome (2) made of high-index glass with a refractive index of 1.93, a radius of curvature of the spherical-convex outer surface of 0.54 m, a radius of curvature of the spherical-concave inner surface of 0 , 22 m for the same, ie identical center of curvature and a thickness of 0.32 m on a scale of about 14: 1.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der (augenfernen)According to Snellius, the refractive power of
Außenfläche vonOuter surface of
Dioptrien. Diopter.
Nach Reiner ergibt sich aus für die afokale Teleskop-Kuppel eine physikalische Vergrößerung von rund 1,40. Trägt ein in der Kuppel sitzender Beobachter zusätzlich eine Fernrohrbrille aus Afokalgläsern nach Abbildung 6 f, so ergibt sich für das System FernrohrBrille 1,28 - afokale Teleskop-Kuppel 1,40 nach 1,28 . 1,40 = 1,792 eine physikalische Gesamtvergrößerung von rund 1,79 mit großem Gesichtsfeld (Sehfeld) und eine Sehverbesserung, die dem Befund von Schulte-Wintrop an 50 Augengesunden Probanden mit Fernrohr-Brille 1,15 analog ist. Reflexionen an den Glasoberflächen sind durch die erwähnten Techniken zu vermeiden.According to Reiner, it follows from for the afocal telescopic dome a physical magnification of around 1.40. If an observer sitting in the dome additionally wears telescope glasses made of afocal glasses as shown in Figure 6 f, the telescope glasses 1.28 - afocal telescope dome 1.40 after 1.28 results for the system. 1.40 = 1.792 a total physical magnification of around 1.79 with a large field of view (field of view) and a visual improvement, which is analogous to the findings of Schulte-Wintrop on 50 healthy subjects with telescope glasses 1.15. Reflections on the glass surfaces can be avoided using the techniques mentioned.
Überträgt man die Befunde von Schulte-Wintrop auf obige Fernrohrbrillen-Teleskop-Kuppel-Kombination, so ergibt sich für den normalsichtigen Beobachter anstelle seiner Sehschärfe von 1,0 ( 6/6 ) ohne die Afokalglas-Teleskop-Kuppel- Kombination mit dieser eine Sehschärfe von rund 2,43 (6/2,47). In anderen Worten: Ein Objekt, das ein Augengesunder mit Sehleistung 1,0 (6/6) mit unbewaffnetem Auge in 50 km Entfernung erstmals erkennt, wird mit der Kombination bereits in 121,5 km Entfernung erkannt.If one transfers the findings from Schulte-Wintrop to the above telescope glasses-telescope-dome combination, the normal-sighted observer instead of his visual acuity of 1.0 (6/6) without the afocal glass-telescope-dome combination will have visual acuity with it of around 2.43 (6 / 2.47). In other words: An object that a healthy eye with visual performance 1.0 (6/6) recognizes for the first time with an unarmed eye at a distance of 50 km is already recognized with the combination at a distance of 121.5 km.
Im August 1984 fand ich, daß Afokalgläser mit üblichen Periskop-Fernrohren, beispielsweise Fernrohren mit der physikalischen Vergrößerung 3,0, kombiniert werden können, was den Vorteil hat, daß bei gleicher physikalischer Vergrößerung (3,0 = 3-fach) einer solchen Kombination, bestehend aus einem Periskop-Fernrohr ähnlicher Konstruktion, aber schwächerer Vergrößerung, beispielsweise 2,17 mit einem Afokalglas 1,38 ein wesentlich größeres Gesichtsfeld (Sehfeld) resultiert als mit dem üblichen Periskop-Fernröhr 3,0.In August 1984 I found that afocal glasses can be combined with conventional periscope telescopes, for example telescopes with a physical magnification of 3.0, which has the advantage that with the same physical magnification (3.0 = 3 times) such a combination , consisting of a periscope telescope of a similar construction, but with weaker magnification, for example 2.17 with an afocal glass 1.38 results in a much larger field of view (field of view) than with the usual periscope telescope 3.0.
Behält man das übliche Fernrohr 3,0 unverändert bei, dann ergibt sich mit der Kombination Periskop-Fernrohr-Afokalglas 1,38 ein genauso g r o ßes Ge s i ch ts fe l d ( Seh fe l d ) wie m it dem Peri sk op -Fe r nroh r 3,0, jedoch aus 3,0 . 1,38 eine höhere Gesamtvergrößerung von 4,14.If you keep the usual telescope 3.0 unchanged, the combination of periscope-telescope-afocal glass 1.38 results in a face field that is just as large as with the periscope field nroh r 3.0, but from 3.0. 1.38 a higher overall magnification of 4.14.
Diese Erfindung habe ich am 11.9.1984 (P 34 32 423.2) als Periskop-Fernrohr-Afokalglas-Kombination zur Vergrößerung des Gesichtsfeldes (Sehfeldes) ebenfalls zum deutschen Patent angemeldet.I registered this invention on September 11, 1984 (P 34 32 423.2) as a periscope-telescope-afocal glass combination to enlarge the field of view (field of view), also for a German patent.
In Abbildung 8 ist eine solche Periskop-Fernrohr-Afokalglas-Kombination in schematischer Weise, also nicht maßstabsgerecht dargestellt. Das Afokalglas hat für die sphärisch-konvexe Außenfläche einen Krümmungsradius von 0,3 m und für die sphärisch-konkave Innenfläche einen Krümmungsradius von 0,1 m und für beide Radien einen identischen, auf der Sehmittelachse liegenden Krümmungsmittelpunkt. Das Afokalglas besteht aus schußfestem Kunststoff mit einem Brechungsindex von 1,7. Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der Außenfläche des Afokalglases von Nach Reiner ergibt sich aus eine physikalische Vergrößerung von rund 1,38. Das Afokalglas ist so konstruiert, daß sein Gesichtsfeld (Sehfeld) wesentlich größer als das Gesichtsfeld (Sehfeld) des Periskop-Fernrohres 3,0 ist. Wenn das Gesichtsfeld (Sehfeld) des üblichen Periskop-Fernrohres 3,0 einen Durchmesser von 15 hat, dann ist mit der Periskop-Fernrohr-Afokalglas-Kombination in Abbildung 8 für die gleiche GesamtVergrößerung 3,0 nur eine Fernrohrvergrößerung von Such a periscope-telescope-afocal glass combination is shown in Figure 8 in a schematic manner, i.e. not to scale. The afocal glass has a radius of curvature of 0.3 m for the spherical-convex outer surface, a radius of curvature of 0.1 m for the spherical-concave inner surface and an identical center of curvature lying on the central axis of vision for both radii. The afocal glass is made of bulletproof plastic with a refractive index of 1.7. According to Snellius, the refractive power of the outer surface of the afocal glass is: According to Reiner, it follows from a physical magnification of around 1.38. The afocal lens is designed so that its field of view (field of view) is significantly larger than the field of view (field of view) of the periscope telescope 3.0. If the field of view (field of view) of the usual periscope telescope 3.0 has a diameter of 15, then with the periscope-telescope-afocal glass combination in Figure 8, for the same total magnification 3.0, only a telescope magnification of
= 2,17 erforderlich. Der Gesichtsfelddurchmesser der Periskop-Fernrohr-Afokalglas-Kombination beträgt demnach . 15º = 20,73º gegenüber nur 15 mit dem üblichen Periskop-Fernrohr 3,0 allein.= 2.17 required. The field of view diameter of the periscope-telescope-afocal glass combination is accordingly. 15º = 20.73º compared to only 15 with the usual 3.0 periscope telescope alone.
Bei geeigneter Formgebung (Konstruktion) des Afokalglases ist damit der Durchmesser des Gesichtsfeldes (Sehfeldes) etwa 30 % größer, die Fläche des Gesichtsfeldes (Sehfeldes) fast doppelt so groß With a suitable shape (construction) of the afocal glass, the diameter of the visual field (field of view) is approximately 30% larger, and the area of the visual field (visual field) is almost twice as large
Prinzipiell läßt sich durch Inkorporation eines Teleskopbrillen-Afokalglases nach Abbildung 6 b - f in die Afokalglas-Periskop-Fernrohr-Kombination, d.h. durch Anbringen von Afokalgläsern an den (augennahen) Okularen des Periskop-Fernrohres oder an anderer geeigneter Stelle im Periskop-Fernrohr und durch Ausbildung des augenfernen Afokalglases als Teleskop-Kuppel oder Teleskop-Kuppelausschnitt eine stärkere Vergrößerung wie mit dem in Abbildung 8 dargestellten Periskop 3,0 allein und gleichzeitig ein größeres Gesichtsfeld (Sehfeld) erreichen.In principle, the incorporation of a telescope spectacle afocal lens according to Figure 6 b - f into the afocal lens-periscope-telescope combination, i.e. by attaching afocal glasses to the (near-eye) eyepieces of the periscope telescope or at another suitable location in the periscope telescope and by forming the afocal glass away from the eye as a telescope dome or telescope dome section, a larger magnification than with the periscope 3 shown in Figure 8, 0 alone and at the same time achieve a larger field of vision (visual field).
In den Abbildungen 9 a und b ist eine Afokalglas-Periksop-Fernrohr-Afokalgläser-Kombination dargestellt, in der das vor dem augenfernen Teil des Periskops befindliche Afokalglas als Teleskop-Kuppel oder als Teleskop-Kuppelausschnitt ausgebildet ist. Abbildung 9 a stellt einen Vertikalschnitt, Abbildung 9 b einen Horizontalschnitt du rch die Teleskop-Kuppel-Periskop-Fernrohr-Afokalgläser-Kombi nation dar. Die Teleskop-Kuppel besteht aus schußfestem Kunststoff mit der Brechzahl 1,70 und hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Außenfläche von 0,15 m und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Innenfläche von 0,09 m bei gleichem, d.h. identischem Krümmungsmittelpunkt. In der Teleskop-Kuppel befindet sich das beobachteraugenferne Periskop-Fernrohrende, das um die vertikale Periskop-Achse frei drehbar ist. Das Periskop hat die Vergrößerung 3,0 (3-fach). Am beobachteraugennahen Ende des Periskops ist ein Afokalglas nach Abbildung 6 f an dasFigures 9 a and b show an afocal glass-periksop-telescope-afocal glass combination, in which the afocal glass located in front of the part of the periscope that is far from the eye is designed as a telescopic dome or as a telescopic dome section. Figure 9 a shows a vertical section, Figure 9 b shows a horizontal section through the telescope-dome-periscope-telescope-afocal glass combination nation. The telescopic dome consists of bulletproof plastic with a refractive index of 1.70 and has a radius of curvature of the spherical-convex outer surface of 0.15 m and a radius of curvature of the spherical-concave inner surface of 0.09 m with the same, ie identical center of curvature . The telescope dome contains the periscope telescope end, which is far from the observer's eye and can be freely rotated about the vertical periscope axis. The periscope has a magnification of 3.0 (triple). At the end of the periscope near the observer's eye there is an afocal glass as shown in Figure 6 f
Okular des Periskops angefügt (eingeschraubt, eingesteckt). Dieses Afokalglas hat nach den Ausführungen zu Abbildung 6 f eine Vergrößerung von rund 1,28 und bedingt im Vergleich zum Gesichtsfeld (Sehfeld) des Periskop 3,0-Okulars keinerlei Gesichtsfeld- (Sehfeld-) Einschränkung. Die Teleskop-Kuppel hat nach Snellius eine Brechkraft der Außenfläche von = 0,2142857; D = 4,6666669 Dioptrien. Nach Eyepiece of the periscope attached (screwed in, inserted). According to the explanations for Figure 6 f, this afocal lens has an enlargement of around 1.28 and, compared to the visual field (field of view) of the periscope 3.0 eyepiece, does not imply any visual field (visual field) restriction. According to Snellius, the telescopic dome has a refractive power of the outer surface of = 0.2142857; D = 4.6666669 diopter. To
Reiner ergibt sich aus eine physikalische Vergrößerung von rund 1,20.Pure results from a physical magnification of around 1.20.
Weil das Gesichtsfeld (Sehfeld) der Teleskop-Kuppel (des Teleskop-Kuppelausschnittes) für den Beobachter vielfach größer als das Gesichtsfeld (Sehfeld) des Periskop-Fernrohres 3,0 (3-fach) ist und weil die an den Okularen des Periskops befindlichen Afokalgläser 1,28 im Vergleich zum Periskop-Gesichtsfeld (Sehfeld) nach Abbildung 6 f ebenfalls keine Gesichtsfeld- (Sehfeld-) Einschränkungen bewirken, resultiert mit der Teleskop-Kuppel 1 , 20-Periskop 3 , 0-Afokalgläser 1, 28-Kombinat ion anstelle eines Gesichtsfeld- (Sehfeld-)Durchmessers von 15° nach 15° . 1,20 = 18° ein größerer Gesichtsfeld- (Sehfeld-) Durchmesser als mit dem Periskop 3,0 allein und nach 1,20 . 3,0 . 1,28 = 4,608 gleichzeitig eine mit rund 4,61 (4,61-fach) erheblich stärkere Vergrößerung als mit dem Periskop-Fernrohr 3,0 (3-fach) allein.Because the field of view (field of view) of the telescopic dome (of the telescopic dome section) is many times larger for the observer than the field of view (field of view) of the periscope telescope 3.0 (3 times) and because the afocal lenses located on the eyepieces of the periscope 1.28 in comparison to the periscope field of view (field of view) according to Figure 6 f likewise do not cause any field of vision (field of view) restrictions, resulting in the telescopic dome 1, 20 periscope 3, 0 afocal glasses 1, 28 combination instead a field of view (field of view) diameter from 15 ° to 15 °. 1.20 = 18 ° a larger field of view (visual field) diameter than with the periscope 3.0 alone and after 1.20. 3.0. 1.28 = 4.608 at the same time a magnification of around 4.61 (4.61x) which is considerably stronger than with the 3.0 (3x) periscope telescope alone.
Zusammen mit der maschinengeschriebenen Patentanmeldung (P 34 32 43252) habe ich am 29.11.1984 in einer ersten sachlichen Berichtigung zu der handschriftlichen Patentbeschreibung festgestellt, daß für zwei hintereinander geschaltete Afokalgläser oder für Afokalglas-Periskop-Fernrohr-Kombinationen sich die Vergrößerung multiplikativ und nicht additiv ergibt und dargelegt, daß die Fehldarstellungen in der handschriftlichen Patentschrift dazu geführt haben, daß der Wert der Innovation geringer dargestellt wurde als er tatsächlich ist. Denn es resultiert mit solchen Kombinationen mit entsprechend verringerter Periskop-Vergrößerung nicht nur ein größeres Gesichtsfeld (Sehfeld), sondern bei beibehaltener Periskop-Vergrößerung und gleichem Gesichtsfeld (Sehfeld) auch eine stärkere Gesamtvergrößerung als mit dem Periskop-Fernrohr allein. In einem zweiten Schreiben an das Deutsche Patentamt vom 25.1.1985 habe ich eine zweite sachliche Berichtigung zur Abbildung 2 und zu dem dazugehörenden Text der obigen Patentanmeldung mit einer neuen Zeichnung für Abbildung 2 an das Deutsche Patentamt gesandt.Together with the typewritten patent application (P 34 32 43252) I found on November 29, 1984 in a first factual correction to the handwritten patent description that for two afocal glasses connected in series or for afocal glass-periscope / telescope combinations, the magnification is multiplicative and not additive, and has shown that the misrepresentations in the handwritten patent led to the fact that the value of the innovation was represented less than it actually is. Because with such combinations with a correspondingly reduced periscope magnification, not only does a larger field of view (field of view) result, but with periscope magnification maintained and the same field of vision (field of view) also a greater overall magnification than with the periscope telescope alone. In a second letter to the German Patent Office dated January 25, 1985, I sent a second factual correction to Figure 2 and the associated text of the above patent application with a new drawing for Figure 2 to the German Patent Office.
1984 habe ich erkannt, daß Afokalgläser geeigneter Größe und Form in Kombination mit Foto- , Film-, Fernsehkameras, Teleskopen, Mikroskopen und anderen optischen Systemen stärkere Vergrößerungen/eine bessere Bildauflösung und bei geeigneter Konstruktion größere, gleicheoder nur wenig kleinere Bildausschnitte (Gesichtsfeld, Sehfelder) ermöglichen als wie sie mit Kamera, Teleskop, Mikroskop oder einem anderen optischen System allein resultieren. Um großes Gesichtsfeld (Sehfeld) für den Beobachter zu erreichen, sind die Durchmesser der augennahen (objektivnahen) sphärisch-konkaven Begrenzungsflächen von Afokalgläsern und der Abstand vom Auge (Objektiv) die bestimmenden Größen, Afokalglas-Kombinationen sind demgemäß von diesen Ausgangspunkten aus aufzubauen (zusammenzustellen). In Kombinationen mit Kameras, Teleskopen, Mikroskopen und anderen optischen Systemen sind diese beiden Parameter so zu gestalten, daß große Gesichtsfelder, Sehfelder/Bildausschnitte resultieren. Verringert man die Brennweite einer Kamera, eine Teleskopes etc., verringert man dadurch die Größe von Objekten der Umwelt auf dem Film/der Netzhaut des Beobachters, verringert man also die Vergrößerung und kompensiert man die so aufgetretene Differenz zum ursprünglichen Wert der Brennweite durch Vorsatz oder Einschluß eines oder zweier (mehrerer) Afokalgläser geeigneter Form und Größe an geeigneter Stelle, so läßt sich bei gleicher Vergrößerung wie mit dem Fotoapparat, Teleskop etc. allein ein größerer (gleicher) Bildausschnitt/ ein größeres (gleiches) Gesichtsfeld (Sehfeld) erzielen als mit dem Fotoapparat, Teleskop, Mikroskop oder anderen optischen Systemen der ursprünglichen Brennweite.In 1984 I recognized that afocal glasses of suitable size and shape in combination with photo, film, television cameras, telescopes, microscopes and other optical systems have higher magnifications / better image resolution and, with a suitable design, larger, identical or only slightly smaller image sections (visual field, visual fields ) than how they result with a camera, telescope, microscope or another optical system alone. In order to achieve a large field of vision (field of view) for the observer, the diameters of the near-objective (near-objective) spherical-concave boundary surfaces of afocal lenses and the distance from the eye (objective) the determining sizes, afocal-glass combinations must accordingly be built up from these starting points ). In combination with cameras, telescopes, microscopes and other optical systems, these two parameters must be designed so that large fields of view, fields of view / image sections result. If you reduce the focal length of a camera, a telescope, etc., you reduce the size of environmental objects on the film / retina of the observer, so you reduce the magnification and compensate for the difference to the original value of the focal length by intent or Inclusion of one or two (several) afocal glasses of suitable shape and size in a suitable place, so with the same magnification as with the camera, telescope, etc., a larger (same) image section / a larger (same) field of view (field of view) can be achieved alone than with the camera, telescope, microscope or other optical systems of the original focal length.
Setzt man beispielsweise den Querdurchmesser des durch die Apparateoptik einer Rollfilm-Kamera aufgenommenen Bildausschnittes mit einem Querdurchmesser von 0,10 m auf dem Foto der Bildauflösung 1,0 gleich, dann führt eine solche Kombination bei gleicher Bildauflösung (1,0) zu einem größeren Querdurchmesser des aufgenommenen Bildausschnittes, d.h. zu einem größeren Bildausschnitt der Umwelt auf dem Foto als ohne das Afokalglas.If, for example, the transverse diameter of the image section recorded by the equipment optics of a roll film camera with a transverse diameter of 0.10 m in the photo is set to the image resolution 1.0, then such a combination leads to a larger transverse diameter with the same image resolution (1.0) of the captured image section, ie to a larger detail of the environment in the photo than without the afocal glass.
In Abbildung 10 ist eine Afokalglas-Fotoapparat-Kombination ohne Inkorperation eines zusätzlichen Afokalglases in den Fotoapparat dargestellt. Das vor dem Objektiv der Kamera angebrachte Afokalglas hat eine sphärisch-konvexe Krümmung der Außenfläche von 0,05 m und eine sphärischkonkave Krümmung der Innenfläche von 0,02 m und für beide Radien den gleichen, d.h. einen identischen Krümmungsmittelpunkt. Der Brechungsindex des aus Kunststoff bestehenden Afokalglases betrage 1,70. Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärisch-konvexen Außenfläche von Figure 10 shows an afocal glass-camera combination without incorporating an additional afocal glass into the camera. The afocal glass attached in front of the camera lens has a spherical-convex curvature of the outer surface of 0.05 m and a spherical-concave curvature of the inner surface of 0.02 m and the same, ie an identical center of curvature, for both radii. The refractive index of the plastic afocal glass is 1.70. According to Snellius, the spherical-convex outer surface of
Nach Reiner ergibt sich aus eine physikalische Vergrößerung von rund 1,33. Mit der Afokalglas-Fotoapparat-Kombination resultiert anstelle der Vergrößerung/Bildauflösung 1,0 (diese der Vergrößerung/Bildauflösung des Fotoapparates allein gleichgesetzt) eine Vergrößerung/Bildauflösung von 1,33, d.h. eine wesentlich höhere Vergrößerung/bessere Bildauflösung als mit dem Fotoapparat allein. Allerdings wird der auf dem Foto dargestellte Bildausschnit dementsprechend kleiner. Eine ähnlich hohe Bildauflösung ist nach bekannte.m Stand der Technik nur mit einer Kamera zu erreichen, die eine wesentlich längere Brennweite hat als die in Abbildung 10 schematisch dargestellte.According to Reiner, it follows from a physical magnification of around 1.33. With the Afocal glass-camera combination results in a magnification / image resolution of 1.33 instead of the magnification / image resolution 1.0 (equivalent to the magnification / image resolution of the camera alone), ie a much higher magnification / better image resolution than with the camera alone. However, the image section shown in the photo becomes correspondingly smaller. A similarly high image resolution can only be achieved with a camera that has a much longer focal length than the one shown schematically in Figure 10.
Anwendungsmöglichkeiten von Afokalgläsern in Kombination mit Fotoapparaten, Teleskopen, Mikroskopen und anderen optischen Systemen füge ich den früher getätigten Anmeldungen in einer Neuanmeldung im Zusammenhang mit dieser PCT Anmeldung bei.I attach the possible uses of afocal glasses in combination with cameras, telescopes, microscopes and other optical systems to the previously made registrations in a new registration in connection with this PCT registration.
Im Zusammenhang mit der afokalen Teleskop-Kuppel habe ich am 27.3.1984 einen rotierenden Scheibenwischer mit Waschanlage für Teleskop-Kuppeln beim Deutschen Patentamt zum Patent angemeldet. Diese Anmeldung erhielt das Anmeldedatum 28.3.1984 und die Nummer P 34 11 409.2. Zwar handelt es sich bei dieser Anmeldung nicht .um eine Erfindung im optischen Bereich, es besteht jedoch ein innerer Zusammenhang zur Afokal-Teleskop-Kuppel. Deshalb bitte ich, auch diese Anmeldung in diese meine internationale Anmeldung mit aufzunehmen. Ich habe sie deshalb als letzte Einzelanmeldung in ihrer ursprünglichen Fassung beigefügt.In connection with the afocal telescopic dome, I registered a rotating windshield wiper with washing system for telescopic domes on March 27, 1984 at the German Patent Office. This application received the application date March 28, 1984 and the number P 34 11 409.2. Although this application is not an invention in the optical field, there is an inner connection to the afocal telescope dome. Therefore I ask you to include this registration in my international registration. I have therefore attached it as the last individual application in its original version.
Faßt man zusammen, so haben Afokalgläser, die für Fernrohrbrillen geeignet sind, ebenso wie afokale Teleskop-Kuppeln, Kuppel- oder ähnliche Ausschnitte oder Kombinationen von Periskop-Fernrohren, Fotoapparaten, Teleskopen, Mikroskopen und anderen optischen Systemen mit Afokalgläsern geeigneter Form und Brechzahl gegenüber bekannten Stöpsellinsen, üblichen Fernrohren, Fotoapparaten, Teleskopen, Mikroskopen und anderen optischen Systemen erhebliche optische Vorteile, die alle auf der speziellen Afokalglas-Konstruktion (sphärisch-konvex-konkave Begrenzungsflächen mit gleichem, d.h. identischem Krümmungsmittelpunkt) beruhen. Im Prinzip sind solche Afokalgläser planparallele Platten, die in eine kugelige oder eine ähnliche Form gebracht werden, wodurch der Effekt der Zielgenauigkeit auch bei schrägem Durchblick resultiert, wie in der US-disclosure Nr. 126457 als Gernet-Effekt beschrieben wurde. Solche Afokalgläser bewirken eine Bildvergrößerung mit gleichzeitig großem Gesichtsfeld (Sehfeld) und sind deshalb allein und in Kombination echte Innovationen gegenüber Stöpsellinsen, üblichen Fernrohren, Fernrohr- Brillen, Fotoapparaten, Teleskopen, Mikroskopen und anderen optischen Systemen.To summarize, afocal glasses that are suitable for telescope glasses, as well as afocal telescope domes, dome or similar cutouts or combinations of periscope telescopes, cameras, telescopes, microscopes and other optical systems with afocal glasses have a suitable shape and refractive index compared to known ones Stopper lenses, common telescopes, cameras, telescopes, microscopes and other optical systems optical advantages, all based on the special afocal glass construction (spherical-convex-concave boundary surfaces with the same, ie identical center of curvature). In principle, such afocal glasses are plane-parallel plates which are brought into a spherical or a similar shape, as a result of which the effect of the aiming accuracy results even with an oblique view, as was described in US Pat. No. 126457 as the Gernet effect. Afocal glasses of this type bring about an enlargement of the image with a large field of view (visual field) and are therefore, alone and in combination, real innovations compared to stopper lenses, conventional telescopes, telescope glasses, cameras, telescopes, microscopes and other optical systems.
Afokalgläser sind auch als Kontaktlinsen denkbar. Im für das menschliche Auge verträglichen Bereich sind allerdings nur geringe Vergrößerungen von wesentlich weniger als 1,10 zu erwarten. Aus augenärztlicher Sicht scheinen mir solche Kontaktlinsen nicht einer Entwicklung wert, weil mit den geschilderten Erfindungen ohne Beeinträchtigung des menschlichen Auges viel mehr im Hinblick auf die Vergrößerung erreicht werden kann und weil außerdem mit Kontaktlinsen, die Afokalgläsern konstruktionsähnlich sind, durch das Tragen auf dem Auge Augenschäden zu befürchten sind. In noch höherem Maße gilt dies für afokale Gläser als intraokύlar implantierte "Linsen".Afocal glasses are also conceivable as contact lenses. In the range that is compatible with the human eye, however, only small magnifications of significantly less than 1.10 are to be expected. From an ophthalmological point of view, such contact lenses do not seem to me to be worth developing because the inventions described can do much more with respect to the magnification without impairing the human eye, and also because with contact lenses that are similar to Afocal lenses, eye damage can be caused by wearing them on the eye are to be feared. This applies even more to afocal glasses as intraoclarly implanted "lenses".
Im Anschluß an die internationale Anmeldung sind alle bereits getätigten Einzelanmeldungen in ihrer ursprünglichen Fassung einschließlich der Berichtigungen noch einmal aufgeführt. Dabei ist zumeist jeweils nur die erste Seite neu mit der Schreibmaschine geschrieben. Die übrigen Seiten sind Kopien der ursprünglichen Anmeldungen.Following the international application, all individual applications already made are listed again in their original version, including the corrections. In most cases, only the first page is rewritten with the typewriter. The remaining pages are copies of the original registrations.
Schrifttum :Literature:
Schulte Wintrop, E.: Untersuchungen der Veränderungen der Sehschärfe Augengesunder mit der Fernrohrbrille nach Gernet. Inaugural-Dissertation, Universität Münster (1983) Schulte Wintrop, E .: Investigation of changes in the Visual acuity with Gernet telescope glasses. Inaugural dissertation, University of Münster (1983)
Neuanmeldüng (PCT)New registration (PCT)
Afokalglas (qläser)-Fotoapparat-(Film-, Fernsehkamera)- Teleskop-Mikroskop-Kombinationen und Afokalqlas(qläser)- Kombinationen mit anderen optischen Systemen für stärkere Vergrößerung/bessere Bildauflösung oder/und (annähernd) gleichen Bildausschnitt/(annähernd) gleiches Gesichtsfeld (Sehfeld)Afocal glass (qläser) - camera (film, television camera) - telescope-microscope combinations and afocal glass (qläser) - combinations with other optical systems for higher magnification / better image resolution or / and (approximately) the same image section / (approximately) the same field of view (Field of view)
Afokalgläser in Fernrohrbrillen, T el es kop -Kuppel n und Per iskop-Fe rnrohr-A fokal gl as-Komb inat ionen sowie Aniseikoniegläser habe ich in verschiedenen Patentanmeldungen beschrieben (DGM G 180 21 262.3, US-Patentanmeldung continuation application vom 24.8.84, Deutsche Patentanmeldung P 34 06 276.9, US-Disclosure Nr. 126 457, Deutsche Patentanmeldung P 34 32 423.2, Deutsches Patent DE 28 14678 C II , Europäische Patentschrift 0022868, Vertragsstaat Frankreich und US-Patent 4427272).I have described afocal glasses in telescope glasses, T el eskop domes and per iskop telescopic lens focal glass combinations, as well as aniseicon glasses in various patent applications (DGM G 180 21 262.3, US patent application continuation application from August 24, 1984) , German Patent Application P 34 06 276.9, US Disclosure No. 126 457, German Patent Application P 34 32 423.2, German Patent DE 28 14678 C II, European Patent 0022868, Contracting State France and US Patent 4427272).
Im Zusammenhang mit den Deutschen Patentanmeldungen P 34 06 276.9 und P 34 32 423.2 habe ich im November 1984 erkannt, daß ein oder zwei (mehrere) Afokalgläser geeigneter Konstruktion in Kombination mit Fotoapparaten, Teleskopen, Mikroskopen und anderen optischen Systemen stärkere Vergrößerungswirkungen bei relativ großen Bildausschnitten, Gesichtsfeldern (Sehfeldern) ergeben.In connection with the German patent applications P 34 06 276.9 and P 34 32 423.2 I recognized in November 1984 that one or two (several) afocal glasses of suitable construction in combination with cameras, telescopes, microscopes and other optical systems have stronger magnification effects with relatively large image sections , Visual fields (visual fields) result.
Auch diese Erfindungen basieren auf der Tatsache, daß Afokalgläser mit großem Gesichtsfeld (Sehfeld) schwache Fernrohre nach dem Prinzip der Stöpsellinse darstellen. Verdindet man solche Afokalgläser, deren Bildausschnitt kleiner, gleich oder größer ist als der durch das Linsensystem eines Fotoapparates erzeugte Bildausschnitt oder der wesentlich g r öß er is t a l s das Ge s i ch t s fe l d ( Seh fe l d ) v on Teleskopen, Mikroskopen etc. mit üblicher Technik mit üblichen Fotoapparaten, Teleskopen, Mikroskopen etc., dann resultiert mit dem üblichen Fotoapparat, Teleskop, Mikroskop etc. durch die Kombination mit einem oder zwei Afokalgläsern eine bessere Bildauflösung/eine stärkere Vergrößerung als ohne diese, wobei je nach Konstruktion und Vergrößerungswirkung des Afokalglases/der Afokalgläser der Bildausschnitt/das Gesichtsfeld (Sehfeld) kleiner wird. Ändert man das optische System entsprechend, so läßt sich dieser Nachteil ganz oder teilweise kompensieren.These inventions are also based on the fact that afocal glasses with a large field of view (field of view) represent weak telescopes according to the principle of the stopper lens. Are you afraid of such afocal glasses, the image section of which is smaller, equal to or larger than the image section created by the lens system of a camera or which is significantly larger than the visual field (visual field) of telescopes, microscopes etc.? usual technology with usual cameras, telescopes, microscopes etc., then results with the usual camera, telescope, Microscope, etc., in combination with one or two afocal glasses, a better image resolution / a stronger magnification than without them, whereby depending on the construction and magnifying effect of the afocal glasses / the afocal glasses, the image section / field of view (field of view) becomes smaller. If one changes the optical system accordingly, this disadvantage can be compensated for in whole or in part.
Für übliche Fotoapparate, Teleskope, Mikroskope und andere optischen Systeme werden in der Beschreibung die Vorteile solcher Kombinationen mit einem oder mehreren Afokalgläsern dargestellt. Die physikalischen Grundlagen dazu sind die in den erwähnten Patenten/Patentanmeldungen ausführlich abgehandelten Formeln von Snellius und Reiner.For conventional cameras, telescopes, microscopes and other optical systems, the description shows the advantages of such combinations with one or more afocal glasses. The physical basis for this is the formulas by Snellius and Reiner, which are dealt with in detail in the patents / patent applications mentioned.
Afokalgläser geeigneter Form bewirken, wenn ihre sphärischkonvexen Begrenzungsflächen objektnah liegen und ihre. Krümmungsmittelpunkte auf der Sehachse (Gesichtslinie, Blicklinie) liegen, im Zusammenhang mit dem Auge eines Beobachters oder in Kombination mit einem zweiten (mehreren) Afokalgläsern gleicher Anordnung infolge ihrer Fernrohrwirkung eine Vergrößerung der gesehenen Objekte bei relativ weitem Gesichtsfeld (Sehfeld).Afocal glasses of a suitable shape are effective if their spherical-convex boundary surfaces are close to the object and theirs. The centers of curvature on the visual axis (line of sight, line of sight) are, in connection with the eye of an observer or in combination with a second (several) afocal glasses of the same arrangement, an enlargement of the objects seen with a relatively wide field of view (field of view) due to their telescope effect.
Im Hinblick auf die erwünschte Wirkung von Afokalgläsern gibt es zwei Gruppen von Anwendungsmöglichkeiten an/in den zu besprechenden optischen Systemen.With regard to the desired effect of afocal glasses, there are two groups of possible applications on / in the optical systems to be discussed.
1. Die Umweltobjekte werden durch das Auge des Beobachters gesehen. Dann sind oft zwei Afokalgläser geeigneter1. The environmental objects are seen through the eye of the observer. Then two afocal glasses are often more suitable
Größe und Form von Vorteil, in der Regel eines vor dem optischen System, das andere dahinter oder in das System inkorporiert. Bei dieser Anordnung bewirken beide Afokalgläser, wenn ihre sphärisch-konvexen Begrenzungsflächen jeweils beobachteraugenfern liegen, eine stärkere Bündelung parallel einfallender Lichtstrahlen und damit den erwünschten Fernrohreffekt ohne (wesentliche) Gesichtsfeld-(Sehfeld-)Einengung. 2. Die Umweltobjekte werden nicht durch das Auge eines Beobachters gesehen, sondern durch eine Foto-Film- Fernsehkamera aufgenommen und abgebildet. Dann sind oft ebenfalls zwei Afokalgläser geeigneter Größe und Form vorteilhaft. Diese Afokalgläser sollten allerdings entoptische gegengesetzte Wirkung haben, das vor dem Kameraobjekt befindliche Afokalglas eine vergrößernde, das hinter dem Objektiv liegende eine verkleinernde Wirkung. Dies kann beispielsweise bei einer Rollfilmkamera dadurch erreicht werden, daß das vor dem Objektiv der Kamera befindliche Afokalglas seine sphärisch-konvexe Begrenzungsfläche objektseitig (nicht objektivseitig) hat, also die Strahlen näher zusammenrücken und stärker konvergieren läßt, während das in die Kamera an geeigneter Stelle hinter dem Objektiv eingebaute Afokalglas seine sphärisch-konvexe Begrenzungsfläche filmseitig (bildseitig) hat, die einzelnen Lichtstrahlen also weiter voneinander entfernt und stärker divergieren läßt. Eine solche Kombination führt zu einer Vergrößerungswirkung, die sich multiplikativ aus der Vergrößerungswirkung der beiden Afokalgläser ergibt. Die Besonderheiten des nicht parallelen Strahlenverlaufes in Kameras sind dabei entsprechend zu berücksichtigen.Size and shape of advantage, usually one in front of the optical system, the other behind or incorporated into the system. With this arrangement, both afocal lenses, if their spherical-convex boundary surfaces are located away from the observer's eye, result in a stronger bundling of parallel incident light rays and thus the desired telescope effect without (essential) visual field (field of view) constriction. 2. The environmental objects are not seen and observed by the eye of an observer, but by a photo film television camera. Then two afocal glasses of suitable size and shape are often also advantageous. These afocal glasses should, however, have an opposite optical effect, the afocal glass in front of the camera object should have an enlarging effect, the one behind the lens a reducing effect. This can be achieved with a roll film camera, for example, in that the afocal glass in front of the camera lens has its spherical-convex boundary surface on the object side (not on the lens side), i.e. it allows the beams to move closer together and converge more strongly, while the camera is at a suitable point behind Afocal glass built into the lens has its spherical-convex boundary surface on the film side (image side), which means that the individual light beams are further apart and diverge more. Such a combination leads to a magnifying effect, which is multiplied by the magnifying effect of the two afocal glasses. The special features of the non-parallel beam path in cameras must be taken into account accordingly.
A ) Afokalqlas(qläser)-Kamera-Kombination(en) für stärkere Vergrößerung/bessere Bildauflösung/bessere Lichtausbeute und für (relativ) großen BildausschnittA) Afokalqlas (qläser) camera combination (s) for higher magnification / better image resolution / better light output and for (relatively) large image detail
In Fotoapparaten ist der Strahlengang bekanntlich nicht parallel, damit mit Hilfe des Objektivs auf dem Film ein verkleinertes Abbild der Umwelt entstehen kann. Afokalneb en gläser haben ihrer bildvergrößernden Wirkung (wenn die sphärisch-konvexe Begrenzungsfläche objektnah ist) und neben ihrer bildverkleinernden Wirkung (wenn die sphärischekonkave Begrenzungsfläche objektnah ist) keine wesentlichen bildverzerrenden Wirkungen, wenn der Krümmungsmittelpunkt der Begrenzungsflächen auf dem Zentralstrahl des Objektivs liegt, denn sie wirken im Grunde wie planpa rallele Glasplatten. Deshalb ist zu erwarten, daß bei geeigneter Verwendung von geeigneten Afokalgläsern an und in Foto-Film-Fernsehkameras die aufgenommenen Bilder keine wesentlichen Verzerrungen aufweisen werden.As is well known, the beam path in cameras is not parallel, so that a reduced image of the environment can be created on the film using the lens. Afocal lenses have their image-enlarging effect (if the spherical-convex boundary surface is close to the object) and in addition to their image-reducing effect (if the spherical-concave boundary surface is close to the object) have no significant image-distorting effects if the center of curvature of the boundary surfaces lies on the central beam of the lens because they act basically like planpa parallel glass plates. It is therefore to be expected that the images taken will not show any significant distortions if suitable afocal glasses are used on and in photo film television cameras.
Die Abbildung 11 a zeigt ein Afokalglas 1,15, das relativ gut auf die Vorderfläche des Objektivs einer handelsüblichen technisch aufwendigen 50 mm Spiegelreflex-Rollfilmkamera paßt. Mit dieser 50 mm Rollfilmkamera wurden die in 2,5 m Entfernung befindlichen Deckenstrukturen eines Zimmers einmal ohne, einmal mit dem vorgesetzten Afokalglas 1,15 aufgenommen; dabei lag die Kamera für beide Aufnahmen in gleicher, d.h. unveränderter Position und Einstellung auf einem Tisch.Figure 11 a shows an afocal glass 1.15, which fits relatively well on the front surface of the lens of a commercially available, technically complex 50 mm SLR roll film camera. With this 50 mm roll film camera, the ceiling structures of a room located 2.5 m away were taken once without, once with the afocal glass 1.15; the camera was the same for both shots, i.e. unchanged position and setting on a table.
Abbildung 11 b zeigt das fotografische Ergebnis ohne das Afokalglas 1,15, Abbildung 11 c das Ergebnis mit vorgesetztem Afokalglas 1,15. Der Querdurchmesser des unter dem Wandvorsprung voll aufgenommene Deckenquadrates (von Außenkante zu Außenkante) beträgt ohne das Afokalglas 1,15 in Abbildung 11 b 5,30 cm, der gleiche Querdurchmesser - aufgenommen mit dem Afokalglas 1,15 - in Abbildung 11 c beträgt 6,10 cm . Abbildung 11 c beweist damit vier Dinge:Figure 11 b shows the photographic result without the Afocal glass 1.15, Figure 11 c shows the result with the Afocal glass 1.15 in front. The transverse diameter of the ceiling square, which is fully accommodated under the ledge (from the outer edge to the outer edge) is 1.15 without the afocal glass in Figure 11 b 5.30 cm, the same transverse diameter - taken with the Afocal glass 1.15 - in Figure 11 c is 6, 10 centimeters . Figure 11 c shows four things:
1) Sie beweist die tatsächliche Vergrößerungswirkung von Afokalgläsern in Kombination mit Kameras. Im dokumentierten Beispiel beträgt sie mit rund 1,15 und entspricht damit der the oretischen Erwartung. Durch die Vergrößerung resultiert eine bessere Bildauflösung als ohne das Afokalglas 1,15. Dies ist der erste optische Vorteil der Kombination.1) It proves the actual magnification effect of afocal glasses in combination with cameras. In the documented example it is around 1.15 and thus corresponds to the oretical expectation. The enlargement results in a better image resolution than without the Afocal Glass 1.15. This is the first optical advantage of the combination.
2) Im Vergleich zu Abbildung 11 b zeigt Abbildung 11 c keinerlei Verzerrung. Damit ist bewiesen, daß Afokalgläser geeigneter Größe und Form in Kombination mit Foto-, Film-, Fernsehkameras verzerrungsfreie Abbildungen der Umwelt ermöglichen. 3) Wie im Zusammenhang mit Abbildung 3 eingangs ausgeführt wurde, bewirken Afokalgläser ein Mehr an optischer Information durch die stärkere Bündelung von Lichtstrahlen. Dies bedeutet theoretisch, daß Afokalgläser vor dem Objektiv von Kameras die Lichtstärke der Objektive im annähernden Verhältnis ihrer Vergrößerungswirkung (Zahlenwerte für Radius und Flächenquerschnitt entsprechend physikalischen Gesetzen verschieden) erhöhen. Tatsächlich resultierte in dem gewählten Beispiel wie die in Anhang 3 beiliegenden Negative des den2) Compared to Figure 11 b, Figure 11 c shows no distortion. This proves that afocal glasses of suitable size and shape in combination with photo, film and television cameras enable distortion-free images of the environment. 3) As explained in connection with Figure 3, afocal glasses provide more optical information through the stronger bundling of light rays. Theoretically, this means that afocal glasses in front of the lens of cameras increase the light intensity of the lenses in the approximate ratio of their magnification effect (numerical values for radius and cross-sectional area differ according to physical laws). Indeed, in the example chosen, the negatives of the den
Abbildungen 11 b und 11 c zugrundeliegenden Films beweisen - mit dem Afokalglas 1,15 deshalb keine höhere, sondern nur eine annähernd gleiche oder sogar etwas geringere Lichtstärke des Objektivs, wobei das vorgesetzte Afokalglas 1,15 aufgrund seiner Größe und Form in erheblichem Maße Licht reflektierte/absorbierte und so durch eine erheblich verminderte Transmission den zweiten optischen Vorteil einer (theoretisch) größeren Lichtstärke des Objektivs wieder aufhob. Mit bekannten Techniken (Entspiegelung etc.) läßt sich die Transmission von Afokalgläsern im Vergleich zum benutzten Afokalglas 1,15 wesentlich verbessern.Figures 11b and 11c show the underlying film - with the afocal glass 1.15, therefore, no higher, but only approximately the same or even slightly lower, lens intensity, whereby the front afocal glass 1.15 reflected light to a considerable extent due to its size and shape / absorbed and thus by a significantly reduced transmission canceled the second optical advantage of a (theoretically) greater light intensity of the lens. With known techniques (anti-reflective coating, etc.), the transmission of afocal glasses can be significantly improved compared to the used afocal glass 1.15.
Bei den bekannten Techniken zur Bildvergrößerung auf Filmen/Negativen (Brenweitenverlängerung) ist der durch die Brennweitenverlängerung (Nahobjektiv) bewirkte Verlust an Lichtstärke für das Objektiv in der Regel allerdings ähnlich groß. Deshalb bieten Afokalgläser auch im Hinblick auf die Lichtstärke von Objektiven Vorteile.In the known techniques for image enlargement on films / negatives (focal length extension), however, the loss of light intensity for the lens caused by the focal length extension (close-up lens) is generally of a similar size. That is why afocal glasses also offer advantages in terms of the light intensity of lenses.
Entsprechend bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten resultiert - bedingt durch die Vergrößerungswirkung - mit dem Afokalglas 1,15 in Abbildung 11 c ein kleinerer Bildausschnitt wie in Abbildung 11 b ohne das Afokalglas. Dies ist als Nachteil der Kombination eines Afokalglases mit einer Kamera (vorgegebener Konstruktion) zu werten. Faßt man die Feststellungen aus 1) mit 4) zusammen, so überwiegen die optischen Vorteile einer Kombination von Afokalgläsern mit Foto-, Film-, Fernsehkameras deren Nachteile.According to known physical laws - due to the magnifying effect - the Afocal Glass 1.15 in Figure 11 c results in a smaller image section as in Figure 11 b without the Afocal Glass. This can be seen as a disadvantage of combining an afocal glass with a camera (given construction). If one summarizes the statements from 1) with 4), the optical advantages of a combination of afocal glasses with photo, film and television cameras outweigh their disadvantages.
Noch günstiger für die Vergrößerungswirkung/Bildauflösung ist es, wenn man ein zusätzliches Afokalglas geeigneter Größe und Form mit seiner sphärisch-konvexen Begrenzungsfläche filmnah hinter dem Objektiv an geeigneter Stelle in eine Kamera einbaut. Es resultiert dann wegen desIt is even more favorable for the magnification effect / image resolution if an additional afocal glass of suitable size and shape with its spherical-convex boundary surface is installed in a camera close to the film at a suitable location behind the lens. It then results because of the
Auseinanderrückens der Lichtstrahlen und ihrer .stärkeren Divergenz zwar ein noch kleinerer Bildausschnitt der Umwelt auf dem Foto als ohne das zweite Afokalglas, jedoch ist die Bildauflösung noch besser als mit nur einem Afokaiglas. Die Lichtstärke der Kamera wird durch das zweite Afokalglas allerdings entsprechend geringer. Mit bekannten Reproduktionstechniken (länger Belichtung, längere Entwicklungszeit) ist es allerdings kein Problem von weniger gut belichteten Negativen helle und kontrastreiche Abzüge herzustellen (s. auch Abbildung 14, die vom Negativ des Films für Abb. 11 c stammt).Moving apart the light rays and their stronger divergence, an even smaller image section of the environment in the photo than without the second afocal glass, but the image resolution is even better than with just one afoka glass. The light intensity of the camera is correspondingly lower due to the second afocal glass. With known reproduction techniques (longer exposure, longer development time), however, it is not a problem to produce bright and high-contrast prints from less well-exposed negatives (see also Figure 14, which comes from the negative of the film for Fig. 11 c).
Ohne Afokalgläser sind ähnliche optische Vorteile nur mit mit Kameras längerer Brennweite als der vorgegebenen zu erreichen.Without afocal lenses, similar optical advantages can only be achieved with cameras with a focal length longer than the specified one.
Sinnvoll sind also Afokalgläser-Kamera-Kombinationen wie sie in den folgenden Abbildungen 12 und 13 dargestellt sind. Von der derzeit üblichen Kamera-Konstruktionstechnik her gesehen, sind Rollfilmkameras mit SpiegelreflexSucher für den Einbau von Afokalgläsern nicht geeignet, weil für letztere kein Platz hinter dem Objektiv und vor der Filmebene ist. Geeignet sind Rollfilm-Kameras mit üblichem Sucher. Bei einer für den Sucher störenden Größe eines vor dem Objektiv angebrachten Afokalglases kann die objektseitige Öffnung des Suchers periskopartig vom Blendenmittelpunkt weg ausgebildet werden, damit am Afokalglas vorbeigesehen werden kann. In Abbildung 12 ist eine übliche Roll filmkamera mit einer Brennweite von 50 mm im Vertikalschnitt mit einem, der Objektivöffnung vorsetzbaren (einsteck-, schraubbaren) Afokalglas geeigneter Größe und Form und mit einem zwisehen Objektiv und Filmebene befindlichen zweiten Afokalglas geeigneter Größe und Form schematisch dargestellt. Die Krümmungsmittelpunkte der Afokalgläser liegen auf dem Achsenstrahl des Objektivs.Afocal glass-camera combinations as shown in the following figures 12 and 13 are therefore useful. From the currently common camera construction technology, roll film cameras with an SLR viewfinder are not suitable for the installation of afocal glasses because there is no space behind the lens and in front of the film plane for the latter. Roll film cameras with a conventional viewfinder are suitable. If the size of an afocal glass attached in front of the lens is disruptive to the viewfinder, the object-side opening of the viewfinder can be made periscope-like away from the center of the diaphragm so that the afocal glass can be seen. Figure 12 schematically shows a conventional roll film camera with a focal length of 50 mm in vertical section with a suitable size and shape of the afocal glass that can be inserted (insertable, screwable) and a second afocal glass of suitable size and shape located between the lens and film plane. The centers of curvature of the afocal lenses lie on the axis beam of the lens.
Das Afokalglas vor dem Objektiv ist so ausgebildet, daß der durch das Afokalglas vermittelte Bildausschnitt größer ist als der durch das Kameraobjektiv vermittelte Bildausschnitt, wobei störende Lichtbrechungen (Reflexionen oder Mehrfachreflexionen) durch geeignete Maßnahmen (siehe dazu Seite 9, 10) ausgeschaltet sind. In Abbildung 12 ist als Beispiel dafür eine Abdeckung der optisch nicht benötigten Glasbereiche durch mit dem Glas fest verbundenen lichtundurchlässigen (schwarzen) Kunststoff, der außerdem zum Aufsetzen des Afokalglases nützlich ist (Vermeidung von Beschädigungen der Glasoberfläche) und ein nicht paralleler Verlauf der Glasoberflächen im optisch nicht benötigten Bereich dargestellt. Die Vernichtung unerwünschter Lichtstrahlen durch diese und andere dem derzeitigen Stand der Technik entsprechenden Maßnahmen ist durch die Schlängelung im optisch nicht benötigten Bereich der Afokalgläser in Abbildung 12 angedeutet.The afocal glass in front of the lens is designed in such a way that the image section conveyed by the afocal glass is larger than the image section conveyed by the camera lens, whereby disturbing light refractions (reflections or multiple reflections) are eliminated by suitable measures (see pages 9, 10). In Figure 12, an example of this is a cover of the optically unnecessary glass areas with opaque (black) plastic firmly attached to the glass, which is also useful for attaching the afocal glass (avoiding damage to the glass surface) and a non-parallel course of the glass surfaces in the optical area not shown. The annihilation of unwanted light rays by these and other measures corresponding to the current state of the art is indicated by the meandering in the optically unnecessary area of the afocal glasses in Figure 12.
Das Afokalglas vor dem Objektiv hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Außenfläche von 0,05 und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Innenfläche vonThe afocal glass in front of the lens has a radius of curvature of the spherical-convex outer surface of 0.05 and a radius of curvature of the spherical-concave inner surface of
0,03 m bei gleichem, d.h. identischen Krümmungsmittelpunkt. Die Dicke des Afokalglases beträgt damit 0,02 m, der Brechungsindex des Glasmaterials sei 1,93.0.03 m for the same, i.e. identical center of curvature. The thickness of the afocal glass is therefore 0.02 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärischkonvexen Außenfläche von Dioptrien. Nach Reiner ergibt sich aus , 1,2387651 eine Vergrößerung von rund 1,24.According to Snellius, there is a refractive power of the spherical-convex outer surface of diopters. According to Reiner, it follows from , 1.2387651 an increase of around 1.24.
In der Kamera befindet sich zwischen Objektiv und Filmebene ein zweites Afokalglas geeigneter Größe und Form, dessen sphärisch-konvexe Begrenzungsfläche der Filmebene zugekehrt ist. Dieses Afokalglas hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Fläche von 0,03 m und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche von 0,018 m bei gleichem, d.h. identischem Krümmungsmittelpunkt. Die Dicke des Afokalglases beträgt damit 0,012 m, der Brechungsindex des Glasmaterials sei 1,93.A second afocal glass of suitable size and shape is located in the camera between the lens and the film plane, the spherical-convex boundary surface facing the film plane. This afocal glass has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.03 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.018 m for the same, i.e. identical center of curvature. The thickness of the afocal glass is thus 0.012 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärischkonvexen Fläche von Diop trien.According to Snellius, there is a refractive power of Diop's spherical-convex surface trien.
Nach Reiner ergibt sich aus According to Reiner, it follows from
1,2387673 eine physikalische Vergrößerung von rund 1,24,1,2387673 a physical magnification of around 1.24,
Die beiden Afokalgläser bewirken zwei Vorteile: das vorgesetzte Afokalglas 1,24 bringt ein Mehr an optischer Information im Verhältnis von 1,24 zu 1,0 durch das Objektiv in die Kamera und verteilt es auf eine größere Filmfläche. Das Afokalglas 1,24 in der Kamera zerstreut dieses Mehr an optischer Information weiter auf eine noch größere Filmfläche. Damit bewirken beide Afokalgläser eine Vergrößerung/bessere Bildauflösung für den Betrachter, die sich im Vergleich zur Vergrößerung/Bildauflösung der ursprünglichen Kamera (deren Vergrößerung/Bildauflösung gleich 1,0 gesetzt) wie 1,24 . 1,24 = 1,537 zu 1,0 darstellt bei kleinerem Bildausschnitt der fotografierten Umwelt und einem gleich hellen oder nur wenig schwächeren Bild, wenn die Transmissions der Afokalgläser durch geeignete und bekannte Maßnahmen (Entspiegelung etc.) entsprechend hoch ist. Ein vergleichbares Resultat ließe sich mit den bekannten Techniken nur durch die Verwendung aufwendiger Objektive mit längerer Brennweite oder durch Neukonstruktion einer Kamera mit einer, längeren Brennweite, d.h. mit einem neuen und wesentlich aufwendigeren Objektiv erreichen. Dabei ist es allerdings fraglich, ob überhaupt ein annähernd vergleichbarer Bildausschnitt der Umwelt mit diesen bekannten Techniken erreichbar sein wird. Dieser Zweifel erscheint angebracht, wenn man berücksichtigt, wie ausgereift derzeit die Herstellungstechniken von Kameras und Kameraobjektiven schon sind.The two afocal glasses have two advantages: the attached afocal glass 1.24 brings more optical information in a ratio of 1.24 to 1.0 through the lens into the camera and distributes it over a larger film area. The afocal glass 1.24 in the camera disperses this additional optical information on an even larger film surface. Both afocal glasses thus result in an enlargement / better image resolution for the viewer, which is 1.24 in comparison to the enlargement / image resolution of the original camera (whose magnification / image resolution is set to 1.0). 1.24 = 1.537 to 1.0 represents with a smaller image section of the photographed environment and an equally bright or only slightly weaker image if the transmission of the afocal glasses is correspondingly high by suitable and known measures (anti-reflective coating, etc.). A comparable result could only be achieved with the known techniques by using complex lenses with a longer focal length or by redesigning a camera with a longer focal length, ie with a new and much more complex lens. However, it is questionable whether an approximately comparable image section of the environment can be achieved with these known techniques. This doubt is appropriate when you consider how mature the manufacturing techniques of cameras and camera lenses are.
Als zweites Beispiel ist in Abbildung 13 eine übliche Rollfilmkamera ohne Spiegelreflex-Sucher mit einer Brennweite von 35 mm im Vertikalschnitt schematisch dargestellt. Das Afokalglas A vor dem Objektiv hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Außenfläche von 0,035 m und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Innenfläche von 0,02 m bei gleichem, d.h. identischem Krümmungsmittelpunkt. Die Dicke des Afokalglases beträgt damit 0,015 m, der Brechungsindex des Glasmaterials sei 1,93.As a second example, a conventional roll film camera without an SLR finder with a focal length of 35 mm is shown schematically in vertical section in Figure 13. The afocal glass A in front of the lens has a radius of curvature of the spherical-convex outer surface of 0.035 m and a radius of curvature of the spherical-concave inner surface of 0.02 m for the same, i.e. identical center of curvature. The thickness of the afocal glass is therefore 0.015 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärischkonvexen Außenfläche von Dioptrien. According to Snellius, there is a refractive power of the spherical-convex outer surface of diopters.
Nach Reiner ergibt sich aus 1,93According to Reiner, it follows from 1.93
= 1,2602602 eine Vergrößerung von rund 1,26.= 1.2602602 an increase of around 1.26.
In der Kamera befindet sich zwischen Objektiv und Filmebene ein zweites Afokalglas B geeigneter Größe und Form, dessen sphärisch-konvexe Begrenzungsfläche der Filmebene zugekehrt ist. Dieses Afokalglas hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen. Fläche von 0,01 m und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche von 0,0057 m bei gleichem, d.h. identischem Krümmungsmittelpunkt. Die Dicke des Afokalglases beträgt, damit 0,0043 m, der Bre chungsindex des Glasmaterials sei 1,93.A second afocal glass B of a suitable size and shape is located in the camera between the lens and the film plane, the spherical-convex boundary surface facing the film plane. This afocal glass has a radius of curvature that is spherical-convex. Area of 0.01 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.0057 m with the same, ie identical center of curvature. The thickness of the afocal glass is 0.0043 m, the width index of the glass material is 1.93.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärischkonvexen Fläche von Dioptrien.According to Snellius, the refractive power of the spherically convex surface is Diopter.
Nach Reiner ergibt sich aus According to Reiner, it follows from
= 1,2614362 eine Vergrößerung von rund 1,26.= 1.2614362 an increase of around 1.26.
Die beiden Afokalgläser bewirken auch bei dieser Rollfilmkame ra zwei Vorte ile : das vor das Obj ektiv gesetz te Afokalg las 1,26 bringt ein Mehr an optischer Information im Verhältnis von 1,26 zu 1,0 durch das Objektiv in die Kamera und verteilt es auf eine größere Filmfläche. Das Afokalglas 1,26. in der Kamera zerstreut dieses Mehr an optischer Information auf eine noch größere Filmfläche. Damit bewirken die beiden Afokalgläser 1,26 eine Vergrößerung, d.h. eine bessere Bildauflösung für den Betrachter, die sich im Vergleich zur Vergrößerung/Bildauflösung der ursprünglichen Kamera (deren Vergrößerung/Bildauflösung gleich 1,0 gesetzt) wie 1,26 . 1,26 = 1,5876 zu 1,0 darstellt bei einem wesentlich kleineren Bildausschnitt der fotografierten Umwelt und bei einem nur wenig lichtschwächeren Bild auf dem Film/Fotoabzug, wenn die Transmission der Afokalgläser hoch ist.The two afocal glasses also have two advantages with this roll film camera: the afocal lens read 1.26 placed in front of the lens brings more optical information in a ratio of 1.26 to 1.0 through the lens into the camera and distributes it on a larger film area. Afocal glass 1.26. in the camera, this extra amount of optical information is dispersed on an even larger film surface. Thus, the two afocal glasses 1,26 enlarge, i.e. a better image resolution for the viewer, compared to the magnification / image resolution of the original camera (whose magnification / image resolution is set to 1.0) like 1.26. 1.26 = 1.5876 to 1.0 shows with a much smaller image section of the photographed environment and with a slightly fainter image on the film / photo print if the transmission of the afocal glasses is high.
Ein vergleichbares Resultat wie das durch die beiden Afokalgläser 1,26 bewirkte ist mit den bekannten KameraHerstellungstechniken ohne aufwendige Objektive oder Kamera-Neukonstruktionen nicht erzielbar.A result comparable to that produced by the two afocal glasses 1, 26 cannot be achieved with the known camera production techniques without complex lenses or new camera designs.
Verzichtet man bei der in Abbildung 13 dargestellten Rollfilmkamera auf ein Zurückschieben (Einklappen) des Objektivs in das Kameragehäuse, dann läßt sich durch Einbau eines dritten Afokalglases C geeigneter Form mit seiner sphärisch-konvexen Fläche zur Filmebene hin die Vergrößerungswirkung und damit die Bildauflösung der Kamera weiter verbessern.If you do not push the lens back into the camera housing in the roll film camera shown in Figure 13, you can install a third Afocal glass C of a suitable shape with its spherical-convex surface towards the film plane to increase the magnification effect and thus the image resolution of the camera continue to improve.
Das in Abbildung 13 gestrichelt eingezeichnete Afokalglas geeigneter Größe und Form hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Fläche von 0,017 m und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche von 0,012 m bei gleichem, d.h. identischem Krümmungsmittelpunkt. Die Krümmungsmittelpunkte aller drei Afokalgläser liegen auf dem Zentralstrahl des Objektivs. Ähnliches gilt, wie bereits erwähnt, auch für alle anderen in dieser Anmeldung dargestellten Afokalglas ( gläser ) -Fotoapparat-Kombinationen. Die Dicke des dritten Afokalglases beträgt 0,005 m, der Brechungsindex des Glasmaterials sei 1,93.The afocal glass of suitable size and shape shown in dashed lines in Figure 13 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.017 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.012 m for the same, i.e. identical center of curvature. The centers of curvature of all three afocal glasses lie on the central beam of the lens. The same applies, as already mentioned, to all other afocal glass (lens) photo camera combinations shown in this application. The thickness of the third afocal glass is 0.005 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärischkonvexen Fläche Dioptrien. According to Snellius, the refractive power of the spherical-convex surface of the diopter results.
Nach Reiner ergibt sich aus According to Reiner, it follows from
= 1,1651229 eine Vergrößerung von rund 1,17. Das dritte Afokalglas 1,17 bewirkt eine weitere Vergrößerung und damit eine noch bessere Bildauflösung für den Betrachter der Fotos durch das Verteilen der optischen Information auf eine noch größere Filmfläche. Der Bildausschnitt der fotografierten Umwelt wird sinngemäß noch kleiner. Diesem Nachteil steht eine noch stärkere Vergrößerung (bessere Bildauflösung) gegenüber der vorher beschriebenen Kombination mit nur zwei Afokalgläsern 1,26 gegenüber.= 1.1651229 an increase of around 1.17. The third afocal glass 1.17 brings about a further enlargement and thus an even better image resolution for the viewer of the photos by distributing the optical information over an even larger film surface. The image section of the photographed environment is correspondingly even smaller. This disadvantage is offset by an even greater magnification (better image resolution) compared to the combination described above with only two afocal glasses 1,26.
Während die Bildauflösung mit zwei Afokalgläsern 1,26 im Verhältnis von 1,5876 zu 1,0 besser wird als mit der ursprünglichen Kamera allein (deren Vergrößerung/Bildauflösung gleich 1,0 gesetzt), resultiert durch das zusätzliche Afokalglas 1,17 eine Vergrößerung/Bildauflösung von 1,587 . 1,1651 = 1,849 ≈ 1,85 zu 1,0 bei einem allerdings lichtschwächeren Bild auf dem Film/Fotoabzug.While the image resolution with two afocal glasses 1.26 in a ratio of 1.5876 to 1.0 is better than with the original camera alone (whose magnification / image resolution is set to 1.0), the additional afocal glass 1.17 results in an enlargement / Image resolution of 1.587. 1.1651 = 1.849 ≈ 1.85 to 1.0 with an, however, fainter image on the film / photo print.
Es ist bekanntlich kein Problem, Lichtverluste durch Afokalgläser bei der Filmentwicklung durch geeignete und allgemein bekannte Maßnahmen (längere Belichtung, längere Entwicklungszeit) auszugleichen. Dies zeigt Abbildung 14, die vom gleichen Negativ wie Abbildung. 11 c stammt.It is known that there is no problem in losing light through afocal glasses during film development by means of suitable and generally known measures (longer exposure, longer Development time). This is shown in Figure 14, which is from the same negative as Figure. 11 c dates.
Nach dem dokumentierten Eergebnis des in den Abbildungen 11 a mit c dargestellten Experimentes ohne und mit Afokalglas 1,15 wird eine solche 35 mm Rollfilm-Kamera beispielsweise mit einer Gesamtvergrößerung von 1,42 durch geeignete Afokalgläser eine ähnliche Vergrößerung/Bildauflösung ermöglichen wie eine aufwendige 50 mm Rollfilm-Kamera mit dem zusätzlichen Vorteil, daß der Bildausschnitt der fotografierten Umwelt auf den Fotoabzügen wegen der konstruktiven Unterschiede zwischen 50 mm und 35 mm RollfilmKameras mit der dargestellten 35 mm Kamera noch etwas größer sein wird als mit der erheblich aufwendigeren 50 mm Kamera.According to the documented result of the experiment shown in Figure 11 a with c without and with afocal glass 1.15, such a 35 mm roll film camera, for example with a total magnification of 1.42 by suitable afocal glasses, will enable a similar magnification / image resolution as a complex 50 mm roll film camera with the additional advantage that the image section of the photographed environment on the photo prints will be slightly larger with the 35 mm camera shown than with the considerably more complex 50 mm camera due to the design differences between 50 mm and 35 mm roll film cameras.
B) Afokalglas (gläser)-Teleskop-Kombinationen für stärkere Vergrößerung/bessere Bildauflösung und für (relativ) großes Gesichtsfeld (Sehfeld)B) Afocal glass (glass) telescope combinations for higher magnification / better image resolution and for (relatively) large field of view (field of view)
Übliche Teleskope dienen zum Beobachten ferner Objekte, beispielsweise von Mond und Sternen. Solche Teleskope bestehen aus relativ großen Rohren (Tubus) mit einem relativ großen Querdurchmesser, an deren objektfernem Ende sich ein Konkavspiegel (Reflektor) mit Brennweiten meist über 600 mm befindet. Ein Teil der durch den Spiegel reflektierten Strahlen wird durch ein Umlenkprisma in ein senkrecht zur Tubusachse stehendes Okular reflektiert. Das entstehende Bild wird entweder durch das Auge eines Beoachters betrachtet oder durch aufgesetzte Foto-Film-Fernsehkameras fotografiert. Zum Aufsuchen der fernen Objekte dient ein auf dem Tubus montierter Sucher, zum Verfolgen des Laufs der Gestirne dienen manuelle oder automatische Vorrichtungen.Conventional telescopes are used to observe distant objects, such as the moon and stars. Such telescopes consist of relatively large tubes (tubes) with a relatively large transverse diameter, at the distal end of which there is a concave mirror (reflector) with focal lengths mostly over 600 mm. Some of the rays reflected by the mirror are reflected by a deflecting prism into an eyepiece that is perpendicular to the tube axis. The resulting image is either viewed through the eye of an observer or photographed by attached photo film television cameras. A viewfinder mounted on the tube is used to locate the distant objects, and manual or automatic devices are used to track the motion of the stars.
In Abbildung 15 sind Möglichkeiten dargestellt, wie durch Afokalglas (gläser)-Teleskop-Kombinationen eine stärkere Vergrößerung mit kleinerem Gesichtsfeld (Sehfeld)/Bild ausschnitt erreicht werden kann. Für das Teleskop ist ein handelsüblicher Reflektor mit einer Tubuslänge von 0,65 m, einer Brennweite des Reflektors von 0,72 m, einem Spiegeldurchmesser von 0,12 m und einer Vergrößerung von 100,0 (100-fach) in der Grundausstattung schematisch dargestellt.Figure 15 shows possibilities, such as a stronger magnification with a smaller field of view (field of view) / image through afocal glass (lens) -telescope combinations cutout can be reached. For the telescope, a standard reflector with a tube length of 0.65 m, a focal length of the reflector of 0.72 m, a mirror diameter of 0.12 m and a magnification of 100.0 (100 times) is shown schematically in the basic configuration .
Prinzipiell werden die Afokalgläser so angeordnet, daß ihre Krümmungsmittelpunkte auf dem (hypothetischen) Zentralstrahl des Reflektors bzw. auf dem Zentralstrahl des Okulars liegein. Im übrigen gelten auch beim Teleskop die eingangs (siehe S. 26,27) beschriebenen Besonderheiten für die Beobachtung durch das menschliche Auge bzw. für die Aufnahme des erzeugten Bildes durch Foto-Film-Fernsehkameras.In principle, the afocal lenses are arranged so that their centers of curvature lie on the (hypothetical) central beam of the reflector or on the central beam of the eyepiece. In addition, the special features described at the beginning (see p. 26, 27) also apply to the telescope for observation by the human eye or for the recording of the image produced by photo film television cameras.
In Abbildung 15 ist unter anderem eine Afokalglas-Teleskop-Kombination mit nur einem Afokalglas (B,) dargestellt, dessen Gesichtsfeld (Sehfeld) durch geeignete Form und Größe wesentlich größer als das GesichtsfeldFigure 15 shows, among other things, an afocal glass-telescope combination with only one afocal glass (B,), whose field of view (field of view) is considerably larger than the field of view due to its suitable shape and size
(Sehfeld) des Teleskops ist. Das Afokalglas (B,) ist dem objektnahen Tubusende mit üblicher Technik aufgesetzt (angeschraubt, eingesteckt). Das Afokalglas B1 hat für die sphärisch-konvexe Außenfläche einen Krümmungsradius von 0,215 m und für die sphärisch-konkave Innenfläche einen Krümmungsradius von 0,065 m und für beide Radien einen gleichen, d.h. einen identischen Krümmungsmittelpunkt, der auf der (hypothetischen) Zentralstrahlachse liegt. Das Afokalglas besteht aus hochbrechendem Glas mit einem Brechungsindex von 1,93, seine Dicke beträgt 0,15 m.(Field of view) of the telescope. The afocal glass (B,) is attached to the tube end near the object using conventional technology (screwed on, inserted). The afocal glass B 1 has a radius of curvature of 0.215 m for the spherical-convex outer surface and a radius of curvature of 0.065 m for the spherical-concave inner surface, and for both radii the same, ie an identical center of curvature, which lies on the (hypothetical) central beam axis. The afocal glass is made of highly refractive glass with a refractive index of 1.93 and its thickness is 0.15 m.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der Außenfläche des Afokalglases 1 Dioptrien. According to Snellius, the refractive power of the outer surface of the afocal glass is 1 diopter.
Nach Reiner ergibt sich aus = 1,50644 eine physikalische Vergrößerung von rund 1,5%. Mit dieser Afokalglas-Teleskop-Kombination resultiert mit der Grundausstattung des Teleskops 100 (110-fach) aus 100 . 1,51 = 151 eine Gesamtvergrößerung von 151 ( 151- fach ) bei kleinerem Gesichts feld ( Seh fe ld ) wie mit dem Teleskop allein. Beträgt die maximale Vergrößerung des Teleskops allein 500 (500-fach), so ergibt sich mit der Afokalglas-Teleskop-Kombination aus 500 . 1,51 = 755 eine Gesamtvergrößerung von 755 (755-fach) bei kleinerem Gesichtsfeld (Sehfeld) wie mit dem Teleskop allein. Allerdings ist dieses Afokalglas schwier und unhandlich.According to Reiner, it follows from = 1.50644 a physical increase of around 1.5%. With this afocal glass-telescope combination, the basic equipment of the telescope results in 100 (110x) from 100. 1.51 = 151 an overall magnification of 151 (151 times) with a smaller field of view (field of view) as with the telescope alone. If the maximum magnification of the telescope alone is 500 (500 times), the afocal glass-telescope combination results in 500. 1.51 = 755 a total magnification of 755 (755 times) with a smaller field of view (field of view) as with the telescope alone. However, this afocal glass is difficult and unwieldy.
Eine ähnliche Vergrößerungswirkung läßt sich erzielen, wenn man ein viel kleineres Afokalglas geeigneter Größe und Form B2 in den Strahlengang im Tubus vor dem Umlenkprisma so anordnet, daß der Krümmungsmittelpunkt des Glases auf derA similar magnification effect can be achieved if one arranges a much smaller afocal glass of suitable size and shape B 2 in the beam path in the tube in front of the deflecting prism so that the center of curvature of the glass on the
(hypothetischen) Zentralstrahlachse des Reflektors (Tubusmittelachse) liegt und die sphärisch-konvexe Fläche reflektornah gelegen ist. Das in Abbildung 15 dargestellte Afokalglas B2 hat einen Krümmungsradius der sphärischkonvexen Fläche von 0,0125 m und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche von 0,005 m bei gleichem, d.h. identischem Krümmungsmittelpunkt. Das Glas hat damit eine Dicke von 0,0075 m bei einem Brechungsindex von 1,93.(hypothetical) central beam axis of the reflector (tube center axis) and the spherical-convex surface is located close to the reflector. The afocal glass B 2 shown in Figure 15 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.0125 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.005 m with the same, ie identical, center of curvature. The glass has a thickness of 0.0075 m and a refractive index of 1.93.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärischkonvexen Fläche des Afokalglases B2 von According to Snellius, the refractive power of the spherical-convex surface of the afocal glass B 2 is
0,0134408; D = 74,400333 Dioptrien.0.0134408; D = 74,400333 diopters.
Nach Reiner ergibt sich aus = 1,4067063 eine physikalische Vergrößerung von rund 1,41.According to Reiner, it follows from = 1.4067063 a physical magnification of around 1.41.
Damit ist die Vergrößerungswirkung des Afokalglases B2 nach nur um rund 20 % geringer als die des viel größeren und unhandlichen Afokalglases B1.This means that the magnifying effect of Afocal glass B 2 is only around 20% lower than that of much larger and unwieldy Afocal glass B 1 .
Eine weitere Vergrößerungswirkung für den durch das Okular blickenden Beobachters ergibt sich, wnen man dem Okular ein Afokalglas geeigneter Größe und Form B3 mit der gleichen Vergrößerungswirkung anfügt, wie sie das Afokalglas B2 aufweist. Ordnet man das Afokalglas B3 so an, daß sich seine sphärisch-konvexe Fläche okularnah befindet und daß sein Krümmungsmittelpunkt auf dem Zentralstrahl des Okulars liegt, dann ergibt sich durch das Afokalglas B3 erneut eine physikalische Vergrößerung von rund 1,41;Another magnifying effect for the observer looking through the eyepiece is obtained if the eyepiece is used attaches an afocal glass of suitable size and shape B 3 with the same magnifying effect as that of the afocal glass B 2 . If one arranges the afocal glass B 3 so that its spherical-convex surface is close to the eyepiece and that its center of curvature lies on the central beam of the eyepiece, then the afocal glass B 3 again results in a physical magnification of around 1.41;
Blickt ein Beobachter nun durch das Okular dieses mit drei Afokalgläsern (B1, B2, B3,) bestückten Teleskops, dann ergibt sich für das Auge infolge der durch die Afokalgläser bewirkten stärkeren Bündelung der Lichtstrahlen bei der Vergrößerung 100,0 (100-fach) in der Grundausstattung nach 100 . 1,51 . 1,41 . 1,41 = 300,20 eine Gesamtvergrößerung von 200,2 (300,2-fach) bei wesentlich kleinerem Gesichtsfeld (Sehfeld) wie mit dem Teleskop allein.If an observer now looks through the eyepiece of this telescope, which is equipped with three afocal glasses (B 1 , B 2 , B 3, ), then the result for the eye as a result of the stronger focusing of the light rays caused by the afocal glasses is 100.0 (100- subject) in the basic configuration after 100. 1.51. 1.41. 1.41 = 300.20 a total magnification of 200.2 (300.2 times) with a much smaller field of view (field of view) than with the telescope alone.
Ohne das Afokalglas B1 ergibt sich aus 100 . 1,41 . 1,41 = 198,8 eine Gesamtvergrößerung von 198,8 ( 198 , 8-fach). Analoge Werte ergeben sich mit den Afokalgläsern für die übrigen Vergrößerungen des Reflektors, also auch für die Maximalvergrößerung.Without the Afocal glass B 1, the result is 100. 1.41. 1.41 = 198.8 a total magnification of 198.8 (198, 8 times). Analogous values are obtained with the afocal glasses for the other magnifications of the reflector, i.e. also for the maximum magnification.
Damit sind Afokalgläser geeigneter Form für eine stärkere Vergrößerungswirkung üblicher Telekope auf verhältnismäßig einfachem Wege gut geeignet, wenn die Beobachtung durch das menschliche Auge erfolgt.Afocal glasses of a suitable shape are therefore well suited for a stronger magnification effect of conventional telescopes in a relatively simple way if the observation is carried out by the human eye.
Setzt man mittels eines geeigneten Adapters eine Kamera mit Nahobjektiv auf das Okular des Teleskops, deren "Vergrößerung" (tatsächliche "verkleinert" eine Kamera immer)/Bildauflösung des ursprünglichen Teleskopbildes ohne Afokalglas gleich 1,0 gesetzt sei, dann resultiert durch die im Zusammenhang mit Afokalglas-Fotoapparate-Kombinationen ausführlich geschilderten Tatsachen durch die Afokalgläser B1 , B2, und B3 auf dem Film eine Vergrößerung und damit eine bessere Bildauflösung bei deutlich kleinerem Ausschnitt der fotografierten Objekte auf dem Film/Fotoabzug. Für die Afokalgläser B1, B2 und B3 verhält sich die Vergrößerung zur ursprünglichen (diese gleich 100,0 in der Grundausstattung gesetzt) wie 100 . 1,51 . 1,41 . 1,41, also wie 300,2 zu 100; für die Afokalgläser B2 und B3 verhält sie sich zur ursprünglichen wie 100 . 1,41 . 1,41 = 198,8, also wie 198,8 zu 100. Analoges gilt für die Bildauflösung.If you use a suitable adapter to place a camera with a close-up lens on the eyepiece of the telescope, the "enlargement" (actual "downsizing" of a camera always) / image resolution of the original telescope image without afocal glass is set to 1.0, then results from the connection with Afocal glass-camera combinations in detail described facts through the afocal glasses B 1 , B 2 , and B 3 on the film an enlargement and thus a better image resolution with a significantly smaller section of the photographed objects on the film / photo print. For the Afocal glasses B 1 , B 2 and B 3 , the magnification to the original (this is set to 100.0 in the basic configuration) is 100. 1.51. 1.41. 1.41, like 300.2 to 100; for the Afocal glasses B 2 and B 3 it behaves like 100 to the original one. 1.41. 1.41 = 198.8, so like 198.8 to 100. The same applies to the image resolution.
Man erreicht also durch die Afokalgläser B1 , B 2 und B3 eine stärkere Vergrößerung/eine bessere Bildauflösung bei allerdings wesentlich kleinerem Gesichtsfeld (Sehfeld). Dieser optische Nachteil (kleines Sehfeld) läßt sich durch Kombination von Afokalgläsern geeigneter Größe und Form und ähnlicher Vergrößerungswirkung in einem Reflektor mit größerem Querdurchmesser und kürzerer Brennweite als der angegebenen teilweise oder ganz ausgleichen. Damit bieten Afokalglas (gläser)-Teleskop-Kombinationen erhebliche optische Vorteile gegenüber bekannten Teleskopen.The afocal glasses B 1 , B 2 and B 3 thus achieve a higher magnification / better image resolution with a much smaller field of view (field of view). This optical disadvantage (small field of view) can be partially or completely compensated for by combining afocal lenses of a suitable size and shape and with a similar magnification effect in a reflector with a larger transverse diameter and a shorter focal length than the specified one. Afocal glass (glass) telescope combinations thus offer considerable optical advantages over known telescopes.
C) Afokalglas (gläser)-Mikroskop-Kombinationen für stärkere Vergrößerung, bessere Lichtausnützunq und für (relativ) großes Gesichtsfeld (Sehfeld)/qroßen BildausschnittC) Afocal glass (lens) microscope combinations for greater magnification, better use of light and for (relatively) large field of view (field of view) / large image section
Seit Janssen (1599) dienen Mikroskope zur Vergrößerung sehr kleiner Objekte. Mikroskope bestehen aus einem Tubus, der in bestimmten Abständen voneinander zwei Linsensysteme, das dem Gegenstand zugewandte Objektiv und das dem Auge zugewandte Okular enthält. Übliche Mikroskope enthalten mehrere Objektive verschiedener Vergrößerung, die durch einen Revolver gewechselt werden können. Gebräuchliche Mikroskope sind Mikroskope für Durchlicht. Für viele Zwecke genügt bei dem Durchlichtmikroskop eine Mikroskopvergrößerung von 4,0 (4-fach). Bei einer solchen Vergrößerung ist der Einsatz von Afokalgläsern vor dem Objektiv sinnvoll. Bei wesentlich höheren Vergrößerungen besteht wegen des sehr geringen Abstandes zwischen den wesentlich längeren Objektiven und dem Gegenstand in der. Regel technisch gesehen keine Möglichkeit, ein Afokalglas geeigneter Form und Größe dem Objektiv vorzusetzen. Da gegen ist es technisch gut möglich, z.B. für Dokumentationszwecke, dem Obkular eines Mikroskops bei jeder beliebigen Objektivvergrößerung ein Afokalglas geeigneter Größe und Form anzufügen und dadurch zwar ein kleineres Sehfeld in Kauf zu nehmen, jedoch eine wesentliche bessere Bildauflösung (Vergrößerungswirkung) auf dem Film zu erzielen, wie mit dem üblichen Mikroskop allein.Since Janssen (1599), microscopes have been used to magnify very small objects. Microscopes consist of a tube that contains two lens systems at certain distances from each other, the lens facing the object and the eyepiece facing the eye. Usual microscopes contain several lenses of different magnifications, which can be changed using a revolver. Common microscopes are microscopes for transmitted light. A microscope magnification of 4.0 (4x) is sufficient for many purposes with the transmitted light microscope. With such a magnification, the use of afocal lenses in front of the lens makes sense. At much higher magnifications, there is because of the very small distance between the much longer lenses and the subject. From a technical point of view, it is generally not possible to place an afocal glass of a suitable shape and size on the lens. On the other hand, it is technically possible, e.g. for documentation purposes, to add an appropriate size and shape of an afocal lens to the objective of a microscope at any objective magnification and thereby accept a smaller field of view, but a much better image resolution (magnification effect) on the film achieve, as with the usual microscope alone.
In Kombination mit Durchlichtmikroskopen bewirken Afokalgläser an verschiedenen Stellen des Mikroskops optische Vorteile, entsprechende Afokalgläser sind in der schematischen Darstellung in Abbildung 16 für ein übliches Durchlichtmikroskop dargestellt.In combination with transmitted-light microscopes, afocal glasses have optical advantages at various points on the microscope; corresponding afocal glasses are shown in the schematic illustration in Figure 16 for a conventional transmitted-light microscope.
Im Fuß des Mikroskops führt eine Anordnung (in Richtung der Beleuchtungsstrahlen gesehen) eines Afokalglases geeigneter Größe und Form B1 - mit seiner sphärisch-konvexen Fläche dem Beleuchtungsapparat (L) zugewandt - hinter dem ersten Linsensystem zu einem stärkeren Zusammenrücken der Lichtstrahlen. Dabei muß der doppelte Radius der sphärisch-konkaven Fläche dem Querdurchmesser des Lichttunnels im Mikroskop entsprechen. Der doppelte Radius der sphärisch-konvexen Fläche des Afokalglases kann gleich oder größer sein als der Querdurchmesser des Lichttunnels.In the base of the microscope, an arrangement (as viewed in the direction of the illuminating rays) of an afocal glass of suitable size and shape B 1 - with its spherical-convex surface facing the illuminating device (L) - behind the first lens system leads to a stronger convergence of the light rays. The double radius of the spherical-concave surface must correspond to the transverse diameter of the light tunnel in the microscope. The double radius of the spherical-convex surface of the afocal glass can be equal to or larger than the transverse diameter of the light tunnel.
Das in Abbildung 16 dargestellte Afokalglas B1 hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Fläche von 0,0125 m und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche von 0,005 m bei gleichem, d.g. identischem Krümmungsmittelpunkt. Die Dicke des Afokalglases beträgt 0,0075 m, der Brechungsindex des Glasmaterials sei 1,93. Nach Snellius ergibt sich aus Diop trien. Nach Reiner ergibt sich aus = 1,4067063 eine physikalische Vergrößerung von rund 1,41,The Afocal glass B 1 shown in Figure 16 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.0125 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.005 m with the same, ie identical, center of curvature. The thickness of the afocal glass is 0.0075 m, the refractive index of the glass material is 1.93. According to Snellius, it follows from Diop trien. According to Reiner, it follows from = 1.4067063 a physical magnification of around 1.41,
Dies bedeutet im Hinblick auf die Lichtausnutzung der Beleuchtungsquelle des Mikroskops: das Afokalglas führt durch das stärkere Zusa-mmenrücken der Lichtstrahlen zu einem Bündelungseffekt und läßt damit mehr Licht durch einen vorgegebenen Tunnelquerschnitt treten.With regard to the light utilization of the illumination source of the microscope, this means that the afocal glass leads to a bundling effect due to the stronger collapse of the light beams and thus allows more light to pass through a given tunnel cross-section.
Bei konstruktionsüblichen Mikroskopen lassen sich sowohl dem Objektiv mit der Vergrößerung 4,0 (4-fach) als auch dem Okular Afokalgläser geeigneter Größe und Form vorsetzen (aufschrauben, einstecken etc.). Für einen Beobachter ergeben sich durch diese Afokalgläser stärkereIn conventional microscopes, both the objective with a magnification of 4.0 (4x) and the eyepiece of suitable size and shape can be placed in front (screwed on, inserted, etc.). For an observer, these afocal glasses result in stronger ones
Vergrößerungen bei einem entsprechend kleineren Gesichtsfeld (Sehfeld). Dies bewirken die Afokalggläser B2 und B3 in Abbildung 16.Magnifications with a correspondingly smaller field of view (field of view). This is achieved by the Afocalgae glasses B 2 and B 3 in Figure 16.
Das Afokalglas B2 hat eine solche Größe und Form, daß sein Gesichtsfeld (Sehfeld) größer ist als das Sehfeld des Objektivs 4,0. Das Afokalglas B2 hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Fläche von 0,008 m und einen Krümmungsradius der sphärisch- konkaven Fläche von 0,0045 m. Seine Dicke beträgt demgemäß 0,0035 m. Der Brechungsindex des Glasmaterials sei 1,93. Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärisch-konvexen Fläche des Afokalglases T Dioptrien. Nach Reiner ergibt sich aus The afocal glass B 2 has such a size and shape that its field of view (field of view) is larger than the field of view of the objective 4.0. The afocal glass B 2 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.008 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.0045 m. Its thickness is accordingly 0.0035 m. The refractive index of the glass material is 1.93. According to Snellius, there is a refractive power of the spherical-convex surface of the afocal glass T diopter. According to Reiner, it follows from
= 1,2671202 eine physikalische Vergrößerung von rund 1,27. Mit der Afokalglas 1, 27-Mikroskop-Kombination ergibt sich demnach aus 4,0 . 1,27 = 5,08 eine Gesamtvergrößerung von 5,08 (5,08-fach) für einen durch das Okular blickenden Beobachter. Die Vergrößerung für einen Beobachter läßt sich noch weiter steigern, wenn man dem Okular des Mikroskopes ein weiteres Afokalglas B3, dessen Gesichtsfeld (Sehfeld) größer als das Sehfeld des Okulares ist, so vorsetzt (aufschraubt, einsteckt), daß sein Krümmungsmittelpunkt auf dem Zentralstrahl des Okulars liegt und daß seine sphärisch-konvexe Fläche dem Okular zugekehrt ist.= 1.2671202 a physical magnification of around 1.27. With the afocal glass 1.27 microscope combination, the result is 4.0. 1.27 = 5.08 a total magnification of 5.08 (5.08x) for an observer looking through the eyepiece. The magnification for an observer can be increased even further if a further afocal glass B 3, the field of vision of which is placed on the eyepiece of the microscope (Field of view) is larger than the field of view of the eyepiece, so placed (screwed, inserted) that its center of curvature lies on the central beam of the eyepiece and that its spherical-convex surface faces the eyepiece.
Das in Abbildung 16 dargestellte Afokalglas B3 hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Fläche von 0,0125 m und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche von 0,005 m bei einer Dicke von 0,0075 m, der Brechungsindex des Glasmaterials sei 1,93.The Afocal glass B 3 shown in Figure 16 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.0125 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.005 m with a thickness of 0.0075 m, the refractive index of the glass material is 1.93.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärischkonvexen Fläche von Dioptrien. According to Snellius, the refractive power of the spherical-convex surface of diopters results.
Nach Reiner ergibt sich auf = 1,4067063 eine physikalische Vergrößerung von rund 1,41According to Reiner, it results in = 1.4067063 a physical magnification of around 1.41
Die durch die Afokalgläser bewirkte Gesichtsfeld- ( Sehfeld-) Einengung läßt sich durch Kombination von Afokalgläsern geeigneter Größe und Form an geeigneter Stelle in einem anders konstruierten Mikroskop mit größerer Apertur und kürzerer Brennweite als der vorgegebenen ganz oder teilweise aufheben, so daß ein ähnlich großes Gesichtsfeld (Sehfeld) resultiert wie mit dem ursprünglichen Mikroskop allein.The narrowing of the field of view (field of view) caused by the afocal glasses can be partially or completely canceled out by combining afocal glasses of a suitable size and shape at a suitable location in a differently constructed microscope with a larger aperture and a shorter focal length than the specified one, so that a similarly large field of vision (Field of view) results as with the original microscope alone.
Für Zwecke der Foto- , Film- , Fernsehdokumentation lassen sich die geschilderten optischen Vorteile durch Anschließen einer geeigneten Kamera mit Nahobjektiv mittels eines geeigneten Adapters dem Film/Fotoabzug übermitteln, d.h. man kann eine bessere Bildauflösung bei relativ hellem, allerdings ohne die vorerwähnten Maßnahmen deutlich verkleinertem Bildausschnitt des mikroskopierten Gegenstandes erreichen.For the purposes of photo, film, television documentation, the described optical advantages can be transmitted to the film / photo print by connecting a suitable camera with a close-up lens using a suitable adapter, i.e. one can achieve a better image resolution with a relatively bright, but without the above-mentioned measures, significantly reduced image section of the microscopic object.
Nach alldem bieten Afokalgläser geeigneter Größe und Form in Kombinationen mit üblichen Mikroskopen deutliche optische Vorteile.After all, afocal glasses of a suitable size and shape offer clear combinations in combination with conventional microscopes optical advantages.
D) Afokalglas (gläser)-Kombination(en) mit anderen optisehen Systemen.D) Afocal glass (glass) combination (s) with other optical systems.
Die Glasfaseroptik ist ein neueres Gebiet der Optik. Sie ermöglicht die nicht geradlinig verlaufende Lichtleitung ohne sonst übliche Hilfsmittel wie Spiegel, Prismen etc. Anwendungsmöglichkeiten der Glasfaseroptik in Technik und Biowissenschaften sind vielfältig und bekannt.Glass fiber optics is a newer field of optics. It enables non-rectilinear light conduction without the usual aids such as mirrors, prisms, etc. The possible uses of fiber optics in technology and life sciences are diverse and well-known.
In dieser Anmeldung sollen optische/lichttechnische Vorteile beschrieben werden, die entstehen, wenn man biegsame Glasfaserkabel, die aus sehr vielen einzelnen und möglichst dünnen Glasfasern bestehen, mit Afokalgläsern kombiniert.This application is intended to describe optical / lighting advantages which arise when flexible glass fiber cables, which consist of a large number of individual and as thin as possible glass fibers, are combined with afocal glass.
Wegen ihrer besonderen Konstruktion bewirken Afokalgläser, deren sphärisch-konvexe Flächen einer Lichtquelle zugekehrt sind und deren Krümmungsmittelpunkte auf der (hypothetischen) Mittelachse eines Glasfaserkabels liegen, ein stärkeres Zusammenrücken paralleler und nichtparalleler Lichtstrahlen.Because of their special construction, afocal glasses, whose spherical-convex surfaces face a light source and whose centers of curvature lie on the (hypothetical) central axis of a fiber optic cable, bring more parallel and non-parallel light beams closer together.
Gibt man Afokalgläsern eine geeignete Form und Größe und verspiegelt man zusätzlich die nicht sphärischen Begrenzungsflächen der Afokalgläser, dann lassen solche Afokalgläser, wenn ihre sphärisch-konvexe Fläche der Lichtquelle zugekehrt ist, mehr Licht in ein Glasfaserkabel eintreten als ohne die Afokalgläser eintreten würde. Voraussetzung ist allerdings, daß die Transmission der Afokalgläser hoch ist, was durch bekannte Maßnahmen (Entspiegelung etc.) ermöglicht werden kann.If you give afocal glasses a suitable shape and size and if you additionally mirror the non-spherical boundary surfaces of the afocal glasses, then such afocal glasses, when their spherical-convex surface faces the light source, allow more light to enter a fiber optic cable than would have occurred without the afocal glasses. However, the prerequisite is that the transmission of the afocal glasses is high, which can be made possible by known measures (anti-reflective coating, etc.).
Afokalgläser wirken damit in Kombination mit Glasfaserkabeln wie Lichtkompressoren. In anderen Worten: Afokalgläser geeigneter Form und Größe lassen durch ein Glasfaserkabel bestimmten Querschnitts mehr Licht eintreten als ohne sie eintreten würde. Kombiniert man das Glasfaserkabelende, aus dem die Lichtstrahlen austreten, ebenfalls mit Afokalgläsern geeigneter Form und Größe, deren Krümmungsmittelpunkte ebenfalls auf der (hypothetischen) Mittelachse des Glasfaserkabels liegen und deren sphärisch-konkave Begrenzungsflächen dem Kabelende zugekehrt sind, aus dem das Licht wieder austritt, so bewirken die Afokalgläser ein stärkeres Auseinanderrücken der Lichtstrahlen und damit eine Verteilung des Lichtes auf eine größere Fläche als ohne die Afokalgläser. Damit wirken diese Afokalgläser als Lichtdekompressoren und beleuchten damit eine Fläche, die größer ist als die Fläche, die ohne die Afokalgläser beleuchtet würde.Afocal glasses work in combination with fiber optic cables like light compressors. In other words: Afocal glasses of a suitable shape and size allow more light to enter through a fiber optic cable with a certain cross-section than would happen without them. If one combines the fiber optic cable end from which the light rays emerge, also with afocal glasses of a suitable shape and size, whose centers of curvature also lie on the (hypothetical) central axis of the fiber optic cable and whose spherical-concave boundary surfaces face the cable end from which the light emerges again the afocal glasses cause the light beams to move closer together and thus distribute the light over a larger area than without the afocal glasses. These afocal glasses thus act as light decompressors, illuminating an area that is larger than the area that would be illuminated without the afocal glasses.
In manchen Bereichen der Technik und Biowissenschaften mag es nützlich sein, Afokalgläser geeigneter Form und Größe nur an der der Lichtquelle zugekehrten Seite anzubringen, in anderen Bereichen mag die Anwendung von Afokalgläsern am entgegengesetzten Ende oder an beiden Enden sinnvoll sein.In some areas of technology and life sciences it may be useful to attach afocal glasses of a suitable shape and size only to the side facing the light source, in other areas the use of afocal glasses at the opposite end or at both ends may be useful.
In Abbildung 17 sind als zwei Beispiele Glasfaserkabel verschiedener Dicke dargestellt, die sehr viele einzelne und möglichst dünne Glasfasern enthalten. Das dickere Glasfaserkabel A hat eine Querschnitt von 0,0028 m. Prinzipiell ist für die Herstellung geeigneter Afokalgläser der Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche des kabelendennahen Afokalglases so zu wählen, daß er eine Spur größer ist als der optisch wirksame Halbmesser des Glasfaserkabelquerschnitts. Auf dieses Afokalglas B1 geeigneter Größe und Form aufbauend lassen sich dem Afokalglas B1 ein oder mehrere andere Afokalgläser geeigneter Größe und Form vorsetzen.Figure 17 shows two examples of fiber optic cables of different thicknesses, which contain a large number of individual and as thin as possible glass fibers. The thicker fiber optic cable A has a cross section of 0.0028 m. In principle, the radius of curvature of the spherical-concave surface of the near-cable afocal glass should be selected so that it is one track larger than the optically effective radius of the glass fiber cable cross section for the production of suitable afocal glasses. Building on this afocal glass B 1 of suitable size and shape, one or more other afocal glasses of suitable size and shape can be placed in front of the afocal glass B 1 .
Demgemäß hat das der Lichtquelle zugekehrte Afokalglas B1 einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Fläche von 0,0025 m und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche von 0,0015 m, wobei der Krümmungsmittelpunkt auf der (hpyothetischen) Mittelachse des Glasfaserkabels liegt. Die Dicke des Afokalglases B1 beträgt 0,001 m, der Brechungsindex des Glasmaterials sei 1,93. Die nicht sphärischen Begrenzungsflächen des Afokalgases B1 sind verspiegelt und so ausgebildet, daß ein Optimum an reflektierten Lichtstrahlen in das Ende des Glasfaserkabels in einem geeigneten Einfallswinkel einfällt; schematisch ist dies durch die geraden Randbegrenzungen für B1 und B2 angedeutet.Accordingly, the afocal glass B 1 facing the light source has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.0025 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.0015 m, the center of curvature on the (hypothetical) central axis of the fiber optic cable. The thickness of the Afocal glass B 1 is 0.001 m, the refractive index of the glass material is 1.93. The non-spherical boundary surfaces of the Afocal gas B 1 are mirrored and designed so that an optimum of reflected light rays falls into the end of the glass fiber cable at a suitable angle of incidence; this is indicated schematically by the straight edge boundaries for B 1 and B 2 .
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärischkonvexen Fläche von Dioptrien. According to Snellius, the refractive power of the spherical-convex surface of diopters results.
Nach Reiner ergibt sich aus According to Reiner, it follows from
= 1,2387556 eine physikalische Vergrößerung von rund 1,24.= 1.2387556 a physical magnification of around 1.24.
Vor dem Afokalglas B1 ist ein weiteres Afokalglas B2 geeigneter Größe und Form so angebracht, dessen Krümmungsmittelpunkt ebenfalls auf der (hypothetischen) Mittelachse des Glasfaserkabels liegt. Das Afokalglas B2 hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Fläche von 0,01 m und einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche von 0,005 m, seine Dicke beträgt 0,005 m, das Glasmaterial habe einen Brechungsindex von 1,93. Die Seitenflächen sind in Analogie zu denen des Afokalglases B1 ausgebildet (verspiegelt).A further afocal glass B 2 of suitable size and shape is attached in front of the afocal glass B 1 , the center of curvature of which likewise lies on the (hypothetical) central axis of the glass fiber cable. Afocal glass B 2 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.01 m and a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.005 m, its thickness is 0.005 m, the glass material has a refractive index of 1.93. The side surfaces are analogous to those of the Afocal glass B 1 (mirrored).
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärischkonvexen Fläche von Dioptrien. According to Snellius, the refractive power of the spherical-convex surface of diopters results.
Nach Reiner ergibt sich aus = 1,3173975 eine physikalische Vergrößerung von rund 1,32.According to Reiner, it follows from = 1.3173975 a physical magnification of around 1.32.
Auf den Querschnitt des Glasfaderkabels bezogen und die Lichtmenge ohne Afokalgläser gleich 1,0 gesetzt, erbringt das Afokalglas B1 durch seine Lichtkompression eine geleitete Lichtmenge, die wesentlich höher ist als die ohne das Afokalglas und die sich (ohne Berücksichtigung des Transmissionsverlustes) wie 1,24 zu 1,0 darstellt. Wegen des Transmissionsverlustes durch das Afokalglas wird das Verhältnis etwas ungünstiger ausfallen, jedoch wird die geleitete Lichtmenge (deutlich) größer sein als ohne Afokalglas.Related to the cross section of the fiber optic cable and the If the amount of light without Afocal glasses is set to 1.0, the Afocal glass B 1 produces a guided amount of light due to its light compression, which is significantly higher than that without the Afocal glass and which (without taking the transmission loss into account) is 1.24 to 1.0. Because of the loss of transmission through the afocal glass, the ratio will be somewhat less favorable, but the amount of light that will be guided will be (significantly) greater than without afocal glass.
Bezieht man die geleitete Lichtmenge auf die Querschnittsfläche, dann ist die geleitete Lichtmenge nach physikalischem Gesetz (r2 . π ) um annähernd 54 % größer als ohne das Afokalglas B1.If one relates the amount of light directed to the cross-sectional area, then the amount of light directed according to physical law (r 2. Π) is approximately 54% larger than without the Afocal glass B 1 .
Die Afokalgläser B1 und B2 am lichtquellennahen Kabelende erbringen (ohne Transmissionsverlust) aus 1,2387 . 1,3178 = 1,6318 eine geleitete Lichtmenge, die noch größer ist und die sich - auf den Durchmesser bezogen - wie rund 1,63 zu 1,0 darstellt. Bezieht man sich auf die QuerSchnittsfläche, dann ist die geleitete Lichtmenge nach bekanntem physikalischen Gesetz (r2 . π ) rund 166 % größer als ohne die beiden Afokalgläser. Auch die Transmissionsverluste von Afokalgläsern ergeben sich multiplikativ und nicht additiv. Deshalb wird der Prozentsatz der mehr geleiteten Lichtmenge deutlich geringer als 166 % sein.The afocal glasses B 1 and B 2 at the end of the cable near the light source provide (without loss of transmission) from 1.2387. 1.3178 = 1.6318 is a guided amount of light that is even larger and that - based on the diameter - represents around 1.63 to 1.0. If one refers to the cross-sectional area, then the amount of light conducted according to the known physical law (r 2. Π) is around 166% greater than without the two afocal glasses. The transmission losses of afocal glasses are also multiplicative and not additive. Therefore, the percentage of more guided light will be significantly less than 166%.
Trotzdem aber wird ein deutliches Mehr an geleiteter Lichtmenge und damit eine Lichtkompression resultieren.Nonetheless, there will be a clear increase in the amount of light that is guided and thus a light compression.
Die beiden Afokalgläser geeigneter Form, Größe und Anordnung am lichtquellenahen Kabelende des dünneren Glasfaserkabels B haben ähnliche Wirkungen (Afokalglas B3: r1 = 0,0012 m, r2 = 0,0008 m, d = 0,0004 m, n = 1,93. Afokalglas B4: r1 = 0,0021 m, r2 = 0,0014 m, d = 0,0007 m, n = 1,93).The two afocal glasses of suitable shape, size and arrangement at the light source cable end of the thinner fiber optic cable B have similar effects (afocal glass B 3 : r 1 = 0.0012 m, r 2 = 0.0008 m, d = 0.0004 m, n = 1 , 93. Afocal glass B 4 : r 1 = 0.0021 m, r 2 = 0.0014 m, d = 0.0007 m, n = 1.93).
Nach Snellius ergibt sich für das Afokalglas B3 eine physikalische Vergrößerung von 1,191, also von annähernd 1,19. Für das Afokalglas B4 ergibt sich eine physikalische Vergrößerung von 1,1913, also ebenfalls von rund 1,19.According to Snellius, the afocal glass B 3 has a physical magnification of 1.191, i.e. approximately 1.19. There is a physical one for the Afocal glass B 4 Magnification of 1.1913, also of around 1.19.
Auf den Durchmesser bezogen verhält sich damit (ohne Transmissionsverluste) die geleitete Lichtmenge für jedes der Afokalgläser B3 und B4wie 1,19 zu 1,0. Für die Afokalgläser B3 und B4 zusammen stellt sich die geleitete Lichtmenge auf den Durchmesser bezogen aus 1,19 . 1,19 = 1,4161 wie annähernd 1,42 zu 1,0 dar. Auf die Querschnittsfläche bezogen ist die geleitete Lichtmenge für das Afokalglas B3 aus 1,19 . 1,19 . 3,14 um rund 42 % größer als ohne das Afokalglas B3.Based on the diameter, the amount of light that is guided for each of the afocal glasses B 3 and B 4 is 1.19 to 1.0 (without transmission losses ) . For the afocal glasses B 3 and B 4 together, the amount of light directed is based on the diameter from 1.19. 1.19 = 1.4161 as approximately 1.42 to 1.0. Based on the cross-sectional area, the amount of light directed for the afocal glass B 3 is from 1.19. 1.19. 3.14 about 42% larger than without Afocal Glass B 3 .
Auf die Querschnittsfläche bezogen ist die geleitete Lichtmenge durch die Afokalgläser B3 und B4 (ohne Transmissionsverluste) um rund 10 % größer als ohne die beiden Afokalgläser B3 und B4. Weil sich auch die Transmissionsverluste von Afokalgläsern multiplikativ und nicht additiv ergeben, wird die tatsächlich mehr geleistete Lichtmenge deutlich weniger als 100 % sein. Trotzdem wird ein deutliches Mehr an geleiteter Lichtmenge resultieren.Based on the cross-sectional area, the amount of light transmitted through the afocal glasses B 3 and B 4 (without transmission losses) is around 10% larger than without the two afocal glasses B 3 and B 4 . Because the transmission losses of afocal glasses are multiplicative and not additive, the amount of light actually performed will be significantly less than 100%. Nevertheless, there will be a significant increase in the amount of light that is guided.
Es mag Anwendungsbereiche in Technik etc. geben, in denen es erwünscht ist, die auf einem gegebenen Querschnitt und durch Afokalgläser vermehrt geleitete Lichtmenge wieder auf einen größeren Bereich zu verteilen. Dies erreicht man nach Abbildung 17 dadurch, daß man an dem Glas fiberkabelende, an dem das Licht wieder austritt, Afokalgläser B' geeigneter Form und Größe so anbringt, daß ihre sphärischkonkaven Flächen dem Kabelende zugekehrt sind und daß ihre Krümmungsmittelpunkte auf der (hypothetischen) Mittelachse des Glasfaserkabels liegen.There may be areas of application in technology, etc. in which it is desirable to redistribute the amount of light that is increasingly guided on a given cross section and through afocal glasses over a larger area. According to Figure 17 this is achieved by attaching afocal glasses B 'of suitable shape and size to the glass fiber cable end at which the light emerges again in such a way that their spherically concave surfaces face the cable end and that their centers of curvature are on the (hypothetical) central axis of the fiber optic cable.
In Abbildung 17 haben die Afokalgläser B1', B2', B3' und B4 ' die gleiche Größe und Form wie die Afokalgläser B1 , B2, B3 und B4 und demgemäß im Hinblick auf die Vergrößerung die gleiche Wirkung, allerdings entgegengesetzt, denn sie wirken um denselben Betrag lichtauseinanderrrückend (dekomprimierend). Bringt man die Afokalgläser B' also an, dann wird die vorhandene Lichtmenge auf einen größeren Bereich verteilt als ohne diese Afokalgläser B'. Weil dabei erneut Transmissionsverluste in Kauf zu nehmen sind, ist es fraglich, ob solche Anordnungen technisch sinnvoll sind.In Figure 17, the afocal glasses B 1 ', B 2 ', B 3 'and B 4 ' have the same size and shape as the afocal glasses B 1 , B 2 , B 3 and B 4 and therefore have the same effect in terms of magnification , but opposite, because they have the same amount of light moving apart (decompressing). If you attach the afocal glasses B ', the available amount of light is distributed over a larger area than without these afocal glasses B'. Because transmission losses have to be accepted again, it is questionable whether such arrangements make technical sense.
Afokalgläser geeigneter Größe und Form bewirken nach alldem in Kombination mit Glasfaserkabeln eine Lichtkompression/ Lichtdekompression und können so zu optischen Vorteilen führen.Afocal glasses of a suitable size and shape, combined with fiber optic cables, result in light compression / light decompression and can thus lead to optical advantages.
Als letztes Beispiel einer Kombination von Afokalgläsern geeigneter Größe und Form mit Glasfaserkabeln ist in Abbildung 18 ein modernes Glasfiberendoskop in schematischer Form dargestellt, wie es in der Medizin zur Untersuchung von Speisenröhre und Magen verwendet wird. Die Verhältnisse unterscheiden sich im Vergleich zur Abbildung 17 nur dadurch, daß sich nun vor dem augennahen Teil des Endoskops, der in der Regel ein Fernrohrsystem schwächerer Vergrößerung (etwa 2,0, 2-fach) enthält, entweder das Auge des Beobachters oder mittels geeigneter Adapter eine Foto- , Film- , Fernsehkamera befindet. In Abbildung 18 sind die meist in Endoskopen in doppelter Ausführung vorhandenen Glasfaserkabel für die Beleuchtung, weiterhin für Spülung oder Instrumenteneinsatz vorhandene Kanäle nicht dargestellt. Es ist lediglich das Glasfaserkabel für die Beobachtung eingezeichnet. Die Biegsamkeit derartiger Endoskope ist groß, sie ist durch Krümmung in Abbildung 18. angedeutet. Das Afokalglas B1 ist mit dem objektnahen Ende des derAs the last example of a combination of Afocal glasses of a suitable size and shape with fiber optic cables, a modern fiber endoscope is shown in schematic form in Figure 18, as used in medicine for examining the food pipe and stomach. The situation differs from that in Figure 17 only in that the part of the endoscope near the eye, which usually contains a telescope system of weaker magnification (approximately 2.0, 2x), is either the observer's eye or by means of a suitable one Adapter a photo, film, television camera is located. Figure 18 does not show the fiber optic cables that are usually used in duplicate in endoscopes for lighting, and channels that are still available for flushing or instrument use. Only the fiber optic cable for observation is shown. The flexibility of such endoscopes is great and is indicated by the curvature in Figure 18. The afocal glass B 1 is with the near-object end of the
Beobachtung dienenden Glasfaserkabels mit üblicher Technik verbunden. Der Krümmungmittelpunkt des Afokalglases B1 liegt auf der (hpyothetischen) Mittelachse des Glasfaserkabels. Das Afokalglas B, hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Fläche, die dem Objekt (Untersuchungsgegenstand) zugekehrt ist, von 0,0025 m, einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche von 0,0015 m, eine Dicke von 0,001 m bei einem Brechungsindex von 1,93. Nach Snellius ergibt sich eine Brechkaft der sphärischkonvexen Flächen von = 0,0026881; D = 372,00996 Dioptrien.Observation fiber optic cables connected with conventional technology. The center of curvature of the Afocal glass B 1 lies on the (hypothetical) central axis of the fiber optic cable. The afocal glass B has a radius of curvature of the spherical-convex surface facing the object (object under investigation) of 0.0025 m, a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.0015 m, a thickness of 0.001 m with a refractive index of 1.93. According to Snellius, the refractive power of the spherically convex surfaces is = 0.0026881; D = 372.00996 Diopter.
Nach Reiner ergibt sich aus = 1,23875 eine physikalische Vergrößerung von rund 1,24.According to Reiner, it follows from = 1.23875 a physical magnification of around 1.24.
Nun sind zwar die optischen Gesetze in üblicher Form auf Glasfaserkabel mit sehr vielen einzelnen Glasfasern insofern nicht anwendbar, als die Fiberoptik zu einem ähnlichen Sehen führt, wie es bei Tieren, z.B. Insekten mit Facetten- oder ähnlichen Augen besteht. Damit hängt die Bildauflösung hauptsächlich vom Querschnitt der einzelnen Glasfasern ab.Now, the optical laws in the usual form cannot be applied to fiber optic cables with a large number of individual fibers, insofar as the fiber optics lead to a similar vision to that found in animals, e.g. There are insects with faceted or similar eyes. The image resolution depends mainly on the cross section of the individual glass fibers.
Trotzdem scheint es erlaubt zu sagen, daß das Afokalglas B1 wie ein schwaches Fernrohr wirkt und ein Mehr an optischer Information durch das Glasfaserkabel bringt. In dem beobachteraugennahen Teil des Endoskops läßt sich an geeigneter Stelle ein weiteres Afokalglas B2 geeigneter Größe und Form so anordnen, daß seine sphärisch-konvexe Fläche eben f alls dem Obj ekt ( Untersuchungsgegenstand ) zugekehrt ist und daß sein Krümmungsmittelpunkt auf der Mittelachse des Endoskop-Okulars liegt.Nevertheless, it seems to be allowed to say that the afocal glass B 1 acts like a weak telescope and brings more optical information through the fiber optic cable. In the part of the endoscope near the observer's eye, another afocal glass B 2 of a suitable size and shape can be arranged at a suitable point so that its spherical-convex surface faces the object (object under investigation) and that its center of curvature is on the central axis of the endoscope. Eyepiece lies.
Das in Abbildung 18 dargestellte Afokalglas B2 hat einen Krümmungsradius der sphärisch-konvexen Fläche von 0,01 m, einen Krümmungsradius der sphärisch-konkaven Fläche von 0,005 m, eine Dicke von 0,005 m und einen Brechungsindex von 1,93.The afocal glass B 2 shown in Figure 18 has a radius of curvature of the spherical-convex surface of 0.01 m, a radius of curvature of the spherical-concave surface of 0.005 m, a thickness of 0.005 m and a refractive index of 1.93.
Nach Snellius ergibt sich eine Brechkraft der sphärischkonvexen Fläche von = 0,001075; D = 93,000762 Diop trien.According to Snellius, the refractive power of the spherical-convex surface is = 0.001075; D = 93,000762 diop trien.
Nach Reiner ergibt sich aus According to Reiner, it follows from
= 1,3173975 eine physikalische Vergrößerung von rund 1,32. Setzt man die ursprüngliche Vergrößerung des Endoskops willkürlich gleich 1,0, dann ergibt sich aus der Kombination der beiden Afokalgäser B1 und B2 mit dem Endoskop nach 1,2387 . 1,3173 = 1,6317 eine Gesamtvergrößerung von rund 1,53 (für die Vergrößerung 2,0 demgemäß eine solche von 3 , 26 ) .= 1.3173975 a physical magnification of around 1.32. If you arbitrarily set the original magnification of the endoscope to 1.0, then the combination of the two afocal glasses B 1 and B 2 with the endoscope according to 1.2387 results. 1.3173 = 1.6317, a total magnification of around 1.53 (for the magnification 2.0, accordingly, that of 3, 26).
Ein Beobachter, der durch das Endoskop sieht, hat durch die Afokalgläser eine Vergrößerung, die sich im Vergleich zum Endoskop allein wie 1,63 zu 1,0 (3,26 zu 2,0) darstellt. Damit erhält der Beobachter möglicherweise genauere Informationen über die gesehenen Strukturen als ohne die beiden Afokalgläser B, und B2.An observer who looks through the endoscope has an enlargement through the afocal lenses, which is compared to the endoscope alone as 1.63 to 1.0 (3.26 to 2.0). The observer may thus receive more precise information about the structures seen than without the two afocal glasses B, and B 2 .
Für Zwecke der Foto- , Film- , Fernsehdokumentation lassen sich diese möglichen optischen Vorteile durch Anschließen einer Kamera mit Nahobjektiv über geeignete Adapter dem Dokument weitergeben, d.h. man kann eine möglicherweise bessere Bildauflösung auf dem Film/Fotoabzug bei verkleinertem Bildausschnitt erreichen.For the purposes of photo, film and television documentation, these possible optical advantages can be passed on to the document by connecting a camera with a close-up lens via suitable adapters, i.e. you can possibly achieve a better image resolution on the film / photo print with a reduced image section.
Die möglicherweise verbesserte Bildauflösung (Bildauflösung des ursprünglichen Endoskops gleich 1,0 gesetzt) verhält sich möglicherweise ähnlich wie die Gesamtvergrößerung zur ursprünglichen Vergrößerung (diese willkürlich gleich 1,0 gesetzt) also wie etwa 1,63 zu 1,0.The possibly improved image resolution (image resolution of the original endoscope set to 1.0) may behave in a similar way to the total magnification to the original magnification (this set arbitrarily to 1.0), that is to say approximately 1.63 to 1.0.
Kombiniert man mittels eines geeigneten Adapters und Nahobjektivs das beschriebene Glasfiberendoskop mit seinen beiden Afokalgläsern B1 und B 2 mit einer 35 mm RollfilmKamera, wie sie in Abbildung 13 in dieser Anmeldung beschrieben wurde, ohne ihre 3 Afokalgläser, so resultiert wegen der durch die Afokalgläser B, und B« bewirkten Vergrößerung zwar ein kleinerer Ausschnitt der aufgenommenen (aufzunehmenden) Objekte auf dem Film/Fotoabzug, jedoch eine möglicherweise deutliche Vergrößerung im Verhältnis von etwa 1,63 zu 1,0 und dadurch möglicherweise eine bessere Bildauflösung. Damit könnte eine solche 35 mm Rollfilm-Kamera ohne Änderung der Konstruktion und des Objektivs analog zu den Aussagen zu Abbildung 13 eine ähnliche Bildauflösung erreichen wie eine ausgereifte 50 mm Rollfilm-Kamera mit wesentlich aufwendigerem Objektiv und ohne Afokalgläser, wobei der Bildausschnitt wegen der konstruktiven Unterschiede von 50 mm und 35 mm Kameras mit der dargestellten 35 mm Rollfilm-Kamera nur wenig kleiner sein würde als mit der aufwendigen 50 mm Kamera.Combining the described glass fiber endoscope with its two afocal glasses B 1 and B 2 with a 35 mm roll film camera, as described in Figure 13 in this application, without their 3 afocal glasses, using a suitable adapter and close-up lens, results in the afocal glasses B because of the Afocal glasses B , and B «did cause a smaller section of the recorded objects to be recorded on the film / photo print, but a possibly significant enlargement in the ratio of approximately 1.63 to 1.0 and possibly a better image resolution. So that could be 35 mm Roll film camera without changing the construction and the lens, similar to the statements in Figure 13, achieve a similar image resolution as a mature 50 mm roll film camera with a much more complex lens and without afocal glasses, whereby the image section due to the design differences of 50 mm and 35 mm Cameras with the 35 mm roll film camera shown would be only slightly smaller than with the complex 50 mm camera.
Alle in der Neuanmeldung beschriebenen Kombinationen von Afokalgläsern in optischen Systemen sind so dargestellt, daß dabei die ursprünglichen optischen Systeme nicht verändert wurden, daß also die Afokalgläser in optische Systeme in deren ursprünglicher Form eingebaut wurden.All combinations of afocal glasses in optical systems described in the new application are shown in such a way that the original optical systems were not changed, that is to say the afocal glasses were installed in optical systems in their original form.
Für künftige optische Systeme läßt sich ihr optischer/lichttechnischer Wirkungsgrad dadurch verbessern, daß man Platz für geeignete Afokalgläser an geeiqneter Stelle vorsieht und daß man die optischen Systeme konstruktiv in Richtung auf einen optimalen Wirkungsgrad im Hinblick auf eine Kombination mit Afokalgläsern verändert. Beispielsweise läßt sich durch Verringerung einer üblichen Periskopvergrößerung ein größeres Gesichtsfeld (Sehfeld) erzielen und die geringere Vergrößerungswirkung durch Afokalgläser geeig¬neter Größe und Form ohne jede Gesichtsfeldeinschränkung voll kompensieren oder eine noch stärkere Vergrößerung erzielen.For future optical systems, their optical / lighting efficiency can be improved by providing space for suitable afocal glasses at a suitable location and by constructively changing the optical systems in the direction of optimal efficiency with regard to a combination with afocal glasses. For example, by reducing a conventional periscope enlargement, a larger field of vision (field of view) can be achieved and the lower magnification effect can be fully compensated for by suitable size and shape using afocal glasses without any restriction of the field of vision, or an even greater magnification can be achieved.
Neben den in der Neuanmeldung geschilderten optischen Systemen mag es noch andere Systeme geben, in Kombination mit denen Afokalgläser geeigneter Form und Größe optische/lichttechnische oder andere Vorteile bieten.In addition to the optical systems described in the new application, there may be other systems in combination with which afocal glasses of a suitable shape and size offer optical / lighting technology or other advantages.
Der Wert der beschriebenen Innovationen ist in der Entwieklung von Afokalgläsern (Gläsern ohne Brennweiten oder Brennpunkte) zu sehen, die Infolge ihrer Größe und Form Vergrößerungswirkungen bei großem Gesichtsfeld (Sehfeld) bei relativ hoher Lichtstärke/Lichtausbeute ermöglichen und in der genauen Lehre, wie solche Gläser in geeigneter Größe und Form herzustellen sind.The value of the innovations described can be seen in the development of afocal glasses (glasses without focal lengths or focal points), which, due to their size and shape, enable magnification effects with a large field of vision (field of view) at relatively high light intensity / light efficiency and in the precise teaching of how to manufacture such glasses in a suitable size and shape.
Es mag sein, daß - ähnlich wie bei Stöpsellinsen von übergroßer Länge und ungeeigneter Form - auch bei einigen der als Beispiele in der Anmeldung beschriebenen Afokalgläsern, nämlich bei denen, die aus äußeren Gründen technisch noch nicht hergestellt werden konnten, durch ungeeignete physikalische Bedingungen Störfaktoren auftreten können. Diese werden sich aber durch geeignete Formgebung für jeden einzelnen Fall zuverlässig ausschalten lassen.It may be that - similar to stopper lenses of excessive length and unsuitable shape - disturbing factors occur due to unsuitable physical conditions in some of the afocal glasses described as examples in the application, namely those that could not yet be manufactured for technical reasons can. However, these can be reliably switched off for each individual case by suitable shaping.
Nachzutragen bleibt, daß Afokalgläser für den Gebrauch in Fernrohrbrillen anstelle ihrer sphärischen Begrenzungsflächen durch bekannte Gestaltung der Oberflächen eine zusätzliche optische Wirkung erhalten können, die Brechungsfehler der Beobachteraugen (Kurzsichtigkeit, Übersichtigkeit, Stabsichtigkeit, AIterssichtigkeit) ausgleicht. It remains to be added that afocal glasses for use in telescope glasses instead of their spherical boundary surfaces can be given an additional optical effect by known design of the surfaces, which compensates for refractive errors in the observer's eyes (nearsightedness, clarity, rod-sightedness, presbyopia).
Anhang 3Appendix 3
Negative des den Abbildungen 11 b, c und 14 zugrundeliegenden Films.Negatives of the film underlying Figures 11 b, c and 14.

Claims

PatentansprücheClaims
Afokalgläser nach dem Prinzip von Stöpsellinsen aus durchsichtigem und einheitlich brechendem optischen Material mit sphärisch-konvex-konkaven Begrenzungs flächen und identischem Krümmungsmittelpunkt für beide sphärischen Flächen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, die sie von den bekannten Stöpsellinsen (mit kleinem Gesichtsfeld/Sehfeld) unterscheiden:Afocal lenses based on the principle of stopper lenses made of transparent and uniformly refractive optical material with spherical-convex-concave boundary surfaces and identical center of curvature for both spherical surfaces, characterized by the following features that distinguish them from the known stopper lenses (with a small field of view / field of view):
1) Afokalgläser unterschiedlicher Größe und Form in üblichen Brillengestellen als Fernrohrbrillen für großes Gesichtsfeld (Sehfeld) und physikalische Vergrößerungen von 1,06 bis 1,30 und mehr.1) Afocal lenses of different sizes and shapes in common glasses frames as telescope glasses for a large field of vision (field of view) and physical magnifications from 1.06 to 1.30 and more.
2) Afokale Teleskope, bestehend aus durchsichtigen Kuppeln, die für das Augenpaar des in ihr sitzenden Beobachters wie ein Rundum-Fernrohr ohne wesentliche Gesichtsfeldeinschränkung ( Sehfeldeinschränkunge) wirken. Je nach Größe, Brechzahl des optischen Materais und Dicke lassen sich mit solchen Kuppeln Vergrößerungen von 1,15 bis 1,40 und mehr erreichen.2) Afocal telescopes, consisting of transparent domes, which act like an all-round telescope for the pair of eyes of the observer sitting in it without any significant field of vision restriction (field of view restriction). Depending on the size, refractive index of the optical material and thickness, such domes can achieve magnifications of 1.15 to 1.40 and more.
3) Afokale Teleskope wie unter 2) als Kugelausschnitte aus afokalen Teleskop-Kuppeln, tragbar in Astronautenhelmen etc. 4) Afokale Teleskop-Kuppeln oder Kuppel-Ausschnitte wie unter 2) und 3) von diesen dadurch unterschieden, daß die Krümmungen keine kugelige, sondern eine ähnliche Form aufweisen, wobei das Prinzip einer verkrümmten früher planparallelen Platte (überall gleiche Dicke) gewahrt bleibt.3) Afocal telescopes as under 2) as spherical sections from afocal telescope domes, wearable in astronaut helmets etc. 4) Afocal telescopic domes or dome cutouts as in 2) and 3) differ from them in that the curvatures are not spherical, but have a similar shape, while the principle of a previously plane-parallel plate (everywhere the same thickness) is preserved.
5) Afokale Teleskop-Kuppeln oder Kuppel-Ausschnitte wie unter 2), 3) und 4) als Projaktionsflachen für ReflexVisiereinrichtungen bekannter Art, von diesen unterschieden durch den Vorteil der Zielgenauigkeit nicht nur bei senkrechtem, sondern auch bei schrägem Durchblick (Gernet-Effekt).5) Afocal telescopic domes or dome cutouts as under 2), 3) and 4) as projection surfaces for reflex sighting devices of a known type, distinguished from them by the advantage of target accuracy not only with a vertical but also with an oblique view (Gernet effect) .
6) Afokale Teleskope wie unter 1), 2), 3), 4), 5) mit stabiler oder mit auf fototropem Wege variabler Tönung nach bekannten Verfahren.6) Afocal telescopes as under 1), 2), 3), 4), 5) with stable or with photochromically variable tinting according to known methods.
7) Afokale Teleskope wie unter 2), 3), 4), 5), 6) aus bekanntem schußfestem Material.7) Afocal telescopes as under 2), 3), 4), 5), 6) made of known bulletproof material.
8) Fernrohrbrillen (nach 1 ))-Teleskop-Kuppel (nach 2) mit 6) )-Kombinationen für stärkere Vergrößerung mit großem Gesichtsfeld/Sehfeld und Sehverbesserungen analog den Befunden von Schulte-Wintrop (1983).8) Telescope glasses (according to 1)) - telescopic dome (according to 2) with 6)) combinations for greater magnification with a large field of view / field of vision and visual improvements analogous to the findings of Schulte-Wintrop (1983).
9) Periskop-Fernrohr-Afokalglas-Kombination für stärkere Vergrößerung und weiteres Gesichtsfeld (Sehfeld).9) Periscope-telescope-afocal glass combination for greater magnification and wider field of view (field of view).
10) Teleskopkuppel - Periskopfernrohr-Afokalgläser-Kombination für größeres Gesichtsfeld/Sehfeld und stärkere Vergrößerung.10) Telescopic dome - periscope telescope-afocal lens combination for larger field of vision / field of view and stronger magnification.
11) Afokalglas (gläser)-Kamena-Kombination(en) für stärkere Vergrößerungswirkung/bessere Bildauflösung und (relativ) hohe Lichtausbeute. 12) Afokalglas (gläser)-Teleskop-Kombinationen für stärkere Vergrößerung/bessere Bildauflösung und für (relativ) großes Gesichtsfeld (Sehfeld)11) Afocal glass (glasses) -Kamena combination (s) for greater magnification effect / better image resolution and (relatively) high luminous efficacy. 12) Afocal glass (glass) telescope combinations for higher magnification / better image resolution and for (relatively) large field of view (field of view)
13) Afokalglas(gläser)-Mikroskop-Kombinationen für stärkere Vergrößerung/bessere Lichtausbeute und für relativ großes Gesichtsfeld (Sehfeld)/großen Bildausschnitt.13) Afocal glass (lens) microscope combinations for higher magnification / better light output and for a relatively large field of view (field of view) / large image section.
14) Afokalglas (gläser)-Kombination (en) mit anderen optisehen Systemen, beispielsweise Glasfaserkabeln zur Lichtkompression/Lichtdekompression oder Endoskopen für (möglicherweise) stärkere Vergrößerung/bessere Bildauflösung/bessere Lichtausbeute.14) Afocal glass (glasses) combination (s) with other optical systems, for example glass fiber cables for light compression / light decompression or endoscopes for (possibly) higher magnification / better image resolution / better light output.
15) Afokalglas (gläser)-Kombination (en) mit optischen Systemen und Dokumentationssystemen (Foto- , Film-, Fernseh-Kameras) für bessere Bildauflösung und großen Bildausschnitt.15) Afocal glass (glasses) combination (s) with optical systems and documentation systems (photo, film, television cameras) for better image resolution and large image detail.
16) Afokalgläser für Fernrohrbrillen, die zum Ausgleich von Brechungsfehlern (Kurz- , Über- , Alterssichtigkeit, Astigmatismus) anstelle rein sphärischer Begrenzungsflachen durch bekannte Gestaltung der Oberflächen eine zusätzliche optische Wirkung aufweisen. 16) Afocal glasses for telescope glasses that have an additional optical effect due to known design of the surfaces to compensate for refractive errors (short-sightedness, hyperopia, presbyopia, astigmatism) instead of purely spherical boundary surfaces.
Die ursprünglich eingereichten Unterlagen enthielten Anlagen zu den Ansprüchen, auf die der Anmelder ausdrücklich verzichtet hat. The documents originally submitted contained attachments to the claims, which the applicant has expressly waived.
EP19850901401 1984-02-22 1985-02-20 Afocal glasses, magnifying spectacles, telescope cupolas, cupola segments or the like and combinations with optical systems known as weak binocular with large field of vision, good image definition and high light efficiency Withdrawn EP0174350A1 (en)

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