DD269694A1

DD269694A1 - Weitwinkelokular

Info

Publication number: DD269694A1
Application number: DD31155287A
Authority: DD
Inventors: Volker Tautz
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1989-07-05
Also published as: DE3833633A1; JPH01197718A

Abstract

Das Weitwinkelokular fuer Fernrohre mit grossem Gesichtsfeld umfasst nacheinander von der Seite des abzubildenden Zwischenbildes zum Auge hin ein negatives, dreilinsiges Kittglied aus einer bikonkaven, einer bikonvexen und einer bikonkaven Linse, ein positives Kittglied aus einer bikonvexen Linse und einer konvexkonkaven Linse, eine bikonvexe Linse, deren dem Zwischenbild zugewandte Flaeche asphaerisch ist, und eine positive Meniskuslinse. FigurThe wide-angle eyepiece for telescopes with a large field of view comprises, successively from the side of the intermediate image to be imaged towards the eye, a negative, three-component cemented component of a biconcave, a biconvex and a biconcave lens, a positive cemented component of a biconvex lens and a convex-concave lens, a biconvex lens, whose interim image facing surface is aspheric, and a positive meniscus lens. figure

Description

i _ \ ι ι i _ \ ι ι

^ri ^r i

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Weitwinkelokular mit einem großen Gesichtsfeld für Fernrohre, insbesondere für terrestrische Fernrohre.The invention relates to a wide-angle eyepiece with a large field of view for telescopes, in particular for terrestrial telescopes.

Characteristic of the known state of the art

In der Patentschrift US 4525035 wird ein sechslinsiges Okular für ein Gesichtsfeld von 80° angegeben. Bei diesem Okuiar ist die Schnittweite der Austrittspupille im Verhältnis zur Brennweite für eine bequeme visuelle Beobachtung, insbesondere für Brillenträger, zu kurz.In the patent US 4525035 a six-lens eyepiece for a field of view of 80 ° is given. In this case, the distance of the exit pupil in relation to the focal length for a comfortable visual observation, especially for spectacle wearers, is too short.

in der Patentschrift US 4497546 ist ein weiteres sechslinsiges Okular für ein Gesichtsfeld von 55° angegeben, bei dem ein positives Glied vor dem Zwischenbild angeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung läßt sich dieser Okulartyp nicht für größere Gbjichtsfelder, z.B. bis 100°, bei einer großen Schnittweite der Austrittspupille anwenden.in the patent US 4497546 another six-lens eyepiece for a field of view of 55 ° is given, in which a positive member is arranged in front of the intermediate image. Due to this arrangement, this type of eyepiece can not be used for larger fields of vision, e.g. up to 100 °, apply at a large intersection of the exit pupil.

In König, A.; Köhler, A.: „Die Fernrohre und Entfernungsmesser"; Berlin, Göttingen, Heidelberg 1959; S. 160-173 werden unter Nr. 19 und 20 Okulare für ein Gesichtsfeld von 120° angegeben. Diese Okulare sind kompliziert aufgebaut und haben ebenfalls eine zu kleine Schnittweite der Austrittspupille. Bei dem Okular nach Nr. 20 ist die Petzvalsumme nicht koi rig>ert. Unter Nr. 18 ist ein Okular mit einer asphärischen Fläche für ein Gesichtsfeld von 70° angegeben, das sich aufgrund des Aufbhns aus nur vier Linsen nicht für größere Gesichtsfelder, z. B. bis 100°, anwenden läßt.In King, A .; Köhler, A .: "The telescopes and rangefinders", Berlin, Göttingen, Heidelberg 1959, pp 160-173 are given under No. 19 and 20 eyepieces for a field of view of 120 ° These eyepieces are complicated and have also a to For the eyepiece according to No. 20 the Petzval sum is not fixed. Under No. 18 an eyepiece with an aspherical surface for a field of view of 70 ° is given, which is not due to the Aufbhns of only four lenses can be used for larger visual fields, eg up to 100 °.

Es ist ferner ein Weitwinkelokular vorgeschlagen worden für Fernrohre mit großem Gesichtsfeld, bei dorn von d -*r Seite des abzubildenden Zwischenbildes zum Auge hin ein negatives Kittglied, eine bikonkave Linse, eine konkavkonvexe Linse und ein schwach positives Kittglied angeordnet sind. Dieses Okular besitzt den Nachteil, daß die Masse und der Durchmesser groß sind und es fertigungstechnisch aufwendig ist.A wide-angle eyepiece has also been proposed for telescopes with a large field of view, in which a negative cemented element, a biconcave lens, a concave-convex lens and a weakly positive cemented element are arranged on the side of the intermediate image to be imaged. This eyepiece has the disadvantage that the mass and the diameter are large and it is expensive to manufacture.

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein Weitwinkeiokuiar für ein großes Gesichtsfeld mit einem einfachen Aufbau zu schaffen.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide a Weitwinkeiokuiar for a large field of view with a simple structure.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Weitwinkeiokuiar für ein Gesichtsfeld von 100° anzugeben, welches eine geringe Anzahl optischer Glieder aufweist, bei dem die Schnittweite der Austrittspupille größer als das 0,6fache der Brennweite des Okuiars ist, der maximale freie Durchmesser der Linsen nicht größer als das 1,5fache des Durchmessers des abzubildenden Zwischenbildes ist, die Verzeichnungskorrektion der Winkelbedingung entspricht und bei dem die Petzvalsumme korrigiert ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Weitwinkeiokuiar dadurch gelöst, daß bei einem siebenlinsigen Okular von der Seite des abzubildenden Zwischenbildes zum Auge hin ein negatives dreilinsiges K^;*'.yiied aus einer bikonkaven Linse, ein positives zweilinsiges Kittgiied aus einer bikonvexen Linse und einer konvexkonkaven Linse, eine bikonvexe Linse, deren dem abzubildenden Zwischenbild zugewandte Fläche asphärisch ist, und eine positive Meniskuslinse angeordnet sind, wobei die folgenden Bedingungsausgleichungen erfüllt sind:The invention has for its object to provide a Weitwinkeiokuiar for a field of view of 100 °, which has a small number of optical members, in which the intersection of the exit pupil is greater than 0.6 times the focal length of Okuiars, the maximum free diameter of the lenses not is greater than 1.5 times the diameter of the intermediate image to be imaged, the distortion correction corresponds to the angle condition and in which the Petzval sum is corrected. According to the invention, this object is achieved with a Weitwinkeiokuiar in that in a siebenlinsigen eyepiece from the side of the intermediate image to be imaged towards the eye, a negative dreilinsiges K ^; from a biconcave lens, a positive two-ling kite of a biconvex lens and a convex-concave lens, a biconvex lens whose surface facing the imaged intermediate image is aspheric, and a positive meniscus lens are arranged, the following conditional equations being satisfied:

0,8 Γ < Ii < 1,2 f (1)0.8 Γ <Ii <1.2 f (1)

-5,5 f <f',.4< -4,0 Γ (2)-5,5 f <f ', 4 <-4,0 Γ (2)

η, < 1,60 (3)η, <1.60 (3)

V, > 60,0 (4)V,> 60.0 (4)

n₂>1,75 (5)n ₂ > 1.75 (5)

*₂ < 29,0 (6) * ₂ < 29.0 (6)

n₃<1,56 (7)n ₃ <1.56 (7)

V₃ > 60,0 (8)V ₃ > 60.0 (8)

5,0 f < f₆ < 6,5 Γ (9)5.0 f <f ₆ <6.5 Γ (9)

n₄>1,60 (10)n ₄ > 1.60 (10)

V₄ < 50,0 ' (11)V ₄ <50,0 '(11)

n₅>1,75 (12)n ₅ > 1.75 (12)

V₆ < 29,0 (13)V ₆ <29.0 (13)

worin die Symbole folgsnde Bedeutung haben:in which the symbols have meaning:

P — Geuamtbrennweite des OkuiarsP - Garmamtbrennweite of the Okuiars

f'i,_m — Brennweite des Glieds von Fläche i bis mf'i, _m - focal length of the member from area i to m

f'i — Brennweite der Fläche if'i - focal length of the area i

l_k — Luftabstand kl _k - air clearance k

nj —Brechzahl n, der Linse jnj -number n, of the lens j

V| — Abbesche Zahl der Linse j Dabei ist es vorteilhaft, daß die asphärische Fläche der Linse L₆ hyperbolisch ist, für deren Pfeilhöhe ζ folgende Beziehung gilt:V | In this case, it is advantageous that the aspheric surface of the lens L _{6 is} hyperbolic, for whose arrow height ζ the following relationship holds:

j Ij I

wobei η der Scheitelradius, a ein Parameter und h der Abstand der Punkte der asphärischen Fläche von der optischen Achse sind. Das Weitwinkeiokuiar ist durch die in Tabelle 1 angegebenen Konstruktionsdaten gekennzeichnet.where η is the vertex radius, a is a parameter and h is the distance of the points of the aspheric surface from the optical axis. The Weitwinkeiokuiar is characterized by the design data given in Table 1.

Das durch das Okular abzubildende Zwischenbild, z. B. nach einem Fernrohrobjektiv, stellt für das Okular ein virtuelles Objekt dar. Innerhalb des Okuiars ergibt sich zwischen dem dreiiinsigen und zweilinsigen Kittgiied eine reelle Zwischenabbildung, die von den angrenzenden Linsenflächen dieses Luftraums nach Bedingung (1) einen Mindestabstand besitzt, damit Unsauberkeiten auf den Linsenflächen nicht sichtbar werden.The image to be imaged by the eyepiece, z. Within the Okuiars arises between the three-pronged and zweilinsigen Kittgiied a real intermediate image, which has a minimum distance from the adjacent lens surfaces of this airspace according to condition (1), so uncleanliness on the Lens surfaces are not visible.

Das dreilinsige Kittglied dicht vor dem reellen Zwischenbild trägt durch seine negative Brennweite nach Bedingung (2) wesentlich zur Reduzierung des Betrags der Petzvalsumme bei, ohne dabei nachteilig auf andere Bildfehler zu wirken. Der Aufbau dieses Kittglieds aus drei Linsen nach den Bedingungen (3) bis (8) für die Brechzahlen und Abbeschen Zahlen führt zu einer Verringerung des Farbvergrößerungsfehlers. Die Ablenkung des Hauptstrahls weg von der optischen Achse durch das negative dreilinsige Kittglied würde zu einer starken Zunahme der Durchmesser der positiven Linsen und Linsengruppen bei bekannten Okulartypen führen. Die Zunahme der Linsendurchmesser wird durch die starke positive Brechkraft der dem reellen Zwischenbild zugewandten Fläche des zweiiinsigen Kittglieds nach Bedingung (9) und durch die Bedingungen (1) und (2) in Grenzen gehalten. Die Aberrationen des Okuiars und die Verzeichnung werden aber durch diese starke Brechkraft nachteilig beeinflußt. Die durch diese positive Fläche eingebrachten Aberrationen werden weitestgehend durch die folgende bikonvexe Linse mit der asphärischen Fläche auf der dem reellen Zwischenbild zugewandten Seite, die vorteilhaft als Hyperboloid ausgebildet wird, kompensiert.Due to its negative focal length according to condition (2), the trilobal cemented component close to the real intermediate image contributes substantially to reducing the amount of the Petzval sum, without adversely affecting other aberrations. The construction of this three-lens cemented element under the conditions (3) to (8) for the refractive indices and Abbe numbers results in a reduction of the color magnification error. The deflection of the principal ray away from the optical axis by the negative trilineal cemented element would result in a sharp increase in the diameters of the positive lenses and lens groups in known types of eyepieces. The increase in the lens diameters is limited by the strong positive refractive power of the real intermediate image-facing surface of the two-component cemented member according to the condition (9) and the conditions (1) and (2). The aberrations of the Okuiars and the distortion are adversely affected by this strong refractive power. The aberrations introduced by this positive surface are largely compensated by the following biconvex lens with the aspherical surface on the side facing the real intermediate image, which is advantageously designed as a hyperboloid.

Die Einhaltung der Bedingungen (10) bis (13) und die positive Meniskuslinse auf der Augenseite des Okulars unterstützen die gesamte Korrektion des Okulars für das große Gesichtsfeld.Compliance with conditions (10) through (13) and the ocular eyeball positive meniscus lens support the full field correction of the eyepiece.

AusfQhrungsbelsplel

Die Erfindung soll anhand nachstehender Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt dieThe invention will be explained in more detail with reference to the following drawing. It shows the

Fig. das Linsenschnittbild des Weitwinkelokulars.Fig. The lens sectional image of the wide-angle eyepiece.

In Fig. sind entlang der optischen Achse 0-0' von der Seite des abzubildenden Zwischenbildes zum Auge hin ein negatives dreilinsiges Kittglied K₁ aus einer bikonkaven Linse Li, einer bikonvexen Linse L₂ und einer bikonkaven Linse L₃, ein positives Kittglied K] aus einer bikonvexen Linse U und einer konvexkonkaven Linse Le, eine bikonvexe Linse U, deren dem abzubildenden Zwischenbild zugewandte Fläche asphärisch ist, und eine positive Meniskuslinse L₇ angeordnet.In Fig. ₁ , along the optical axis 0-0 'from the side of the intermediate image to be imaged toward the eye, are a negative trilobal cemented K ₁ composed of a biconcave lens Li, a biconvex lens L ₂ and a biconcave lens L ₃ , a positive cemented member K]. from a biconvex lens U and a convex-concave lens Le, a biconvex lens U whose surface facing the imaged intermediate image is aspheric, and a positive meniscus lens L ₇ .

Eine für einen augenseitigen Bildfeldwinkel von 25' = 100° gute Korrektion wird durch die geschilderte Anordnung der Linsen L₁ bis L₇ mit ihren Radien r<, Dicken d,, Brechzahlen n, und Abbeschen Zahlen v„ dem Parameter a und dem Scheitelradius η für die asphärische Fläche, wobei deren Pfeilhöhe ζ nach folgender Beziehung vom Abstand zur optischen Achse h abhängtA good correction for an eye-side field angle of 25 '= 100 ° is achieved by the described arrangement of the lenses L ₁ to L ₇ with their radii r <, thicknesses d, refractive indices n, and Abbe's numbers v "the parameter a and the vertex radius η for the aspherical surface, whose arrow height ζ depends on the distance to the optical axis h according to the following relationship

2 α2 α

sowie den Luftbildabständen Ik erreicht, deren Wert in Tabelle 1 angegeben sind.and the aerial image distances Ik, the values of which are given in Table 1.

Table 1

f' = 1 1:6,25 2σ=100°f '= 1 1: 6.25 2σ = 100 °

Radienradii = -2,6492= -2.6492 Dickenthick = 0,120 = 0,848 = 0,160 = 1,138= 0.120 = 0.848 = 0.160 = 1.138 n.n. V.V. = 2,0448 = -2,3450 = 2,3450= 2.0448 = -2.3450 = 2.3450 Abständedistances = 1,040 - 0,240= 1.040 - 0.240 = 2.Μ76 = -1.9S28= 2.Μ76 = -1.9S28 = 0,016= 0.016 Γ2 r₃ Γ4Γ2 r ₃ Γ4 = -5,3812 = 1,6962 asphaerisch= -5.3812 = 1.6962 aspheric di d₂ d₃ I₁ di d ₂ d ₃ I ₁ = 0,816= 0.816 1,55440 1,79192 1,518591.55440 1.79192 1.51859 63,28 25,52 63,8663,28 25,52 63,86 rs Γβrs Γβ = -0,0015= -0.0015 d₄ d₆ d ₄ d ₆ = 0,016 = 0,532= 0.016 = 0.532 1,68101 1,791921.68101 1.79192 54,74 "25,5254.74 "25.52 r? Γβr? Γβ = -9,8512 = 1,3530= -9.8512 = 1.3530 I₂ I ₂ = 0,642= .642 aa = 2,3740= 2.3740 d₆ d ₆ 1,681011.68101 54,7454,74 ra Γιοra Γιο Petzvalsumme TP = 0,0024*ΓPetzval sum TP = 0.0024 * Γ I₃ d₇ I ₃ d ₇ 1,615211.61521 58,3658.36 ΓΐΐΓΐΐ

Claims

1. wide-angle eyepiece with asphere, consisting of seven arranged along an optical axis lenses, characterized in that successively from the side of the imaged Zwischenr lildes towards the eye, a negative dreilinsiges Kittglied K ₁ from a biconcave lens L ₁ , a biconvex lens L ₂ and a biconcave lens L ₃ , a positive cemented K ₂ composed of a biconvex lens L ₄ and a convexo concave lens L ₅ , a biconvex lens Le whose surface facing the image to be imaged is aspheric, and a positive meniscus lens L ₇ are arranged, the following Condition equations are eingahalten.

0.8 f <I ₁ <1.2 f -5.5 f <f ', 4 <-4.0 f n, < 1.60 V ₁ > 60.0 n ₂ > 1.75 V ₂ <29 , 0 n ₃ <1.56 V ₃ > 60.0 5.0 f < V ₅ < 6.5 fn ₄ > 1.60 V ₄ <50.0 n ₅ > 1.75 V ₅ <29.0, in which the symbols have the following meaning:

f - total focal length of the eyepiece

f'i.m - focal length of the limb from area i to m

f'i - focal length of the area i

Ik - air gap k

ni - refractive index n _{e of} the lens j

V] - Abbe number of the lens j

2. Wide-angle eyepiece with asphere according to claim 1, characterized in that the aspheric surface of the lens L _{6 is} hyperbolic, for whose arrow height ζ the following relationship applies:

'Ψ

^r i

where T _{1 is} the vertex radius, a is a parameter and h is the distance of the points of the aspheric surface from the optical axis.

3. Wide-angle eyepiece with asphere according to Ap pruch 1 and 2, characterized in that the following constuction parameters are present:

wherein the arrow height ζ the aspherical surface according to the following relationship depends on the distance to the optical axis h.

Z α

2 α rr