Verflochtener Strahlengang

Von einem verflochtenen Strahlengang (auch verketteter Strahlengang) wird in der technischen Optik vorwiegend bei Abbildungsgeräten mit künstlicher Lichtquelle gesprochen. Diese Geräte sind im Wesentlichen Projektionsgeräte und Mikroskope. Die Verflechtung besteht zwischen der vorgesetzten Beleuchtungseinrichtung und der Abbildungseinrichtung:

Die Luken des Beleuchtungsstrahlengangs fallen mit den Pupillen des Abbildungsstrahlungsgangs zusammen.
Die Pupillen des Beleuchtungsstrahlengangs fallen mit den Luken des Abbildungsstrahlungsgangs zusammen.

Diese Art der Verflechtung bewirkt, dass das gleichmäßig künstlich ausgeleuchtete Objekt in maximaler Helligkeit abgebildet wird.

Verflochtener Strahlengang zum Beispiel in einem Projektor

Verflochtener Strahlengang eines Projektors:
links: Beleuchtungsstrahlengang (B); rechts: Abbildungsstrahlengang (A).
Bedeutung der weiteren Buchstaben:
R = Reflektor (R)
L = Lichtquelle (gelb)
K = Kondensor mit der Apertur d_K und der Hauptebene des Beleuchtungsstrahlenganges H_B in der Gegenstandsweite g_B
G = abzubildender Gegenstand mit dem Durchmesser d_G in der Gegenstandsweite g_A
O = Objektiv mit der Hauptebene des Abbildungsstrahlenganges H_A in der Bildweite b_B
P = Projektionsebene mit reellem Bild mit dem Durchmesser d_P in der Bildweite b_A

Der Strahlengang in einem Projektor besteht aus zwei einzelnen Strahlengängen:

Abbildungsstrahlengang (A): im Abbildungssystem, bestehend aus dem abzubildenden Gegenstand (G), einem Objektiv (O) und dem auf dem Kopf stehenden, reellen Bild auf einer Projektionswand (P),
Beleuchtungsstrahlengang (B): im Beleuchtungssystem, bestehend aus einer Lichtquelle (L) (vorteilhaft zusätzlich mit einem Reflektor (R)), dem abzubildenden Gegenstand (G) und einem Kondensor (K).

Für eine optimale Projektion müssen die beiden Strahlengänge verflochten werden:

Die Austrittsluke des Beleuchtungsstrahlengangs fällt am Ort H_A mit der Eintrittspupille des Abbildungsstrahlengangs zusammen.
Die Austrittspupille des Beleuchtungsstrahlengangs am Ort H_B fällt annähernd mit der Eintrittsluke des Abbildungsstrahlengangs am Ort G zusammen. Die Verflechtung ist umso besser, je näher sich der abzubildende Gegenstand (G) beim Kondensor (K) befindet.

Literatur

Gottfried Schröder: Technische Optik. 5. Auflage. Vogel-Buchverlag, Würzburg 1986, ISBN 3-8023-0067-X, Kapitel 6.2.1: Übersicht über Beleuchtungssysteme, S. 113/114
Bernd Leuschner: Verketteter Strahlengang (PDF; 122 kB) Labor für Gerätetechnik, Optik und Sensorik, Beuth Hochschule für Technik Berlin

Basierend auf einem Artikel in:

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