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Inhalt: Merkmale der Zylinderlinse

Text und Abbildungen: Frank Hermann

Eine optische Linse wird in ihrer ursprünglichen Form von so genannten sphärischen Flächen begrenzt. Dies bedeutet nichts anderes, als dass die beiden außen liegenden Flächen eine Kugelform besitzen, man spricht auch von Kugelabschnitten. In Bild 1 ist eine typische optische Linse mit den beiden zugehörigen Kugeln dargestellt. Es ist leicht erkennbar, wie der Name Linse zustande gekommen ist.

Bild 1
Bild 1: Begrenzende Körper einer sphärischen Linse
 

Bei der Entwicklung von optischen Systemen wie z.B. dem Galileofernrohr stellte sich heraus, dass man auch "Linsen" benötigt, die eine nach innen gekrümmte (konkave) Fläche haben (Bild 2, die Linsen sind zur besseren Verdeutlichung aufgeschnitten). Schon diese Bauformen ähneln nicht mehr einer Linse, die Bezeichnung für das optische Bauelement "Linse" war aber nicht mehr aufzuhalten.

Bild 2
Bild 2: Typische Formen sphärischer Linsen
 

Sphärische Linsen waren für viele Jahre die wesentliche Bauform. Dafür gab es zwei Gründe. Zum einen sind sie drehsymmetrisch zu einer Achse aufgebaut und damit das ideale Element für optische Abbildungen (z.B. Fernrohr, Kamera, Mikroskop). Der zweite Grund ist, dass die Kugelform relativ einfach in einer außerordentlichen Genauigkeit durch Schleifen und Polieren erreichbar ist.

Ein völlig anderer Linsentyp ist die Zylinderlinse. Die Grundkörper, aus dem diese Linsen herausgeschnitten werden, sind Zylinder (Bild 3).

Bild 3
Bild 3: Begrenzende Körper einer zylindrischen Linse
 
Auch hier ist eine Vielfalt an Formen für die verschiedensten Anwendungsfälle möglich (Bild 4).

Bild 4
Bild 4: Typische Formen zylindrische Linsen
 
Die Notwendigkeit für die verschiedenen Linsenarten kann gut an Brillengläsern verdeutlicht werden. Brillengläser waren für lange Zeit ausschließlich sphärische Linsen. Heutzutage können Brillengläser sowohl als sphärische Linsen, als Zylinderlinsen oder in jedem dazwischen liegenden Zustand gefertigt werden. Dies ist abhängig von der für den einzelnen Brillenträger notwendigen Korrektur des Sehfehlers. Während der sphärische Anteil eines Brillenglases Kurz- oder Weitsichtigkeit behebt, kann durch den zylindrischen Anteil der "Zylinderfehler" des Auges behoben werden. Die aktuellen Möglichkeiten zur Fertigung optischer Linsen lassen sogar noch weitere Bauformen zu (Gleitsichtgläser).

Bild 5
Bild 5: Gürtellinse als aufgewickelte Zylinderlinse
 
In Leuchtfeuern tritt die Zylinderlinse in der Regel nur als eine Teilkomponente eines größeren Systems auf. Eine Ausnahme stellt vielleicht die Gürtellinse dar. Der innere Ring einer Gürtellinse stellt eine Zylinderlinse dar, die um eine senkrecht stehende Achse aufgewickelt ist (Bild 5). Insbesondere bei LED-Rundumleuchten werden solche Ringe auch als einziges Linsenelement verwendet.