DE973753C - Prism binoculars with collecting eyepieces - Google Patents

Prism binoculars with collecting eyepieces

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DE973753C
DE973753C DEZ2862A DEZ0002862A DE973753C DE 973753 C DE973753 C DE 973753C DE Z2862 A DEZ2862 A DE Z2862A DE Z0002862 A DEZ0002862 A DE Z0002862A DE 973753 C DE973753 C DE 973753C
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Germany
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German (de)
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Horst Dr Koehler
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Carl Zeiss SMT GmbH
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Carl Zeiss SMT GmbH
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices

Description

Prismenfeldstecher mit sammelnden Okularen Die bisher gebräuchlichen Prismenfeldstecher sind bekanntlich mit Objektiven ausgerüstet, die aus einer sammelnden Frontlinse aus Kronglas und einer mit dieser verkitteten zerstreuenden Hinterlinse aus Flintglas bestehen. Bei diesen Objektivtypen ist das relative Öffnungsverhältnis im allgemeinen auf z : q., im Grenzfalle auf Z : 3,5 beschränkt, da andernfalls keine brauchbare Korrektion der Bildfehler, vor allem des Gauß- und Zonenfehlers, zu erzielen ist. Die Begrenzung des Öffnungsverhältnisses bedingt bei gegebener optischer Leistung (Objektivdurchmesser und Vergrößerung) eine bestimmte Mindestbaulänge des Prismenfeldstechers.Prism binoculars with collecting eyepieces The previously common ones Prism binoculars are known to be equipped with lenses that consist of a collecting Front lens made of crown glass and a diffusing rear lens cemented with this consist of flint glass. For these types of lenses, the relative aperture ratio is generally limited to z: q., in the limiting case to Z: 3.5, otherwise no usable correction of the image errors, especially the Gaussian and zone errors, can be achieved. The limitation of the aperture ratio depends on the given optical performance (lens diameter and magnification) a certain minimum length of the prism binoculars.

Es ist aus verschiedenen Gründen erwünscht, die Baulänge herabzusetzen. Diesem Vorhaben sind aber gewisse Grenzen gesetzt, die in erster Linie durch die Anforderungen an die Bildfehlerkorrektion gegeben sind. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ohne Verschlechterung der Korrektion diese Baulänge zu verringern. Dies bedeutet einen großen Vorteil, da Prismenfeldstecher mit kleinerer Baulänge für den Benutzer viel handlicher sind, wobei Verringerungen der Baulänge schon um einige Millimeter bereits stark ins Gewicht fallen.It is desirable for various reasons to reduce the overall length. However, there are certain limits to this project, which are primarily due to the Requirements for image aberration correction are given. The present invention now the task is based on this length without deterioration of the correction to reduce. This means a great advantage, since prism binoculars with smaller Overall length for the user are much more manageable, with reductions in overall length already weigh a few millimeters.

EineVerkürzung derBaulänge ohne Beeinträchtigung der optischen Leistung von Prismenfeldstechern durch Vergrößerung des Öffnungsverhältnisses schließt die Verwendung zweilinsig verkitteter Achromate aus, da der Gauß- und der Zonenfehler solcher Objektive bei einer Vergrößerung des Öffnungsverhältnisses, wie oben erwähnt, unzulässig groß wird. Die für Fernrohrzwecke bekanntgewordenen Objektive größeren Öffnungsverhältnisses bestehen daher aus mehr als zwei Linsen, auch wenn Glassorten mit größeren Brechungsindizes verwendet werden. Jedoch sind solche Objektive teuer und machen den Prismenfeldstecher verhältnismäßig schwer.A reduction in the overall length without impairing the optical performance of prism binoculars by increasing the aperture ratio closes the Use of two-lens cemented achromatic lenses because of the Gaussian and zone errors such lenses when the focal ratio is increased, as mentioned above, becomes impermissibly large. The lenses that have become known for telescope purposes are larger Focal ratios therefore consist of more than two lenses, even if there are types of glass with larger refractive indices can be used. However, such lenses are expensive and make the prism binoculars relatively heavy.

Bekanntgeworden ist ferner ein älterer Vorschlag, eine Verkürzung der Baulänge und eine Verringerung der Abmessungen der Prismen bei Prismenfeldstechern herbeizuführen durch Verwendung sogenannter Telephoto-Objektive, die aus einem sammelnden Vorderglied und einem durch einen Luftabstand von diesem getrennten Hinterglied bestehen, wobei beide Glieder je aus zwei miteinander verkitteten Linsen entgegengesetzter Brechkraft bestehen, wobei der Luftabstand die Gestalt einer bikonvexen Linse aufweist und wobei die beiden Glieder für sich bezüglich der chromatischen Längsabweichung auskorrigiert sind. Abgesehen davon, daß diese Objektive sehr aufwendig sind und eine beträchtliche Gewichtserhöhung bewirken, konnte dieser Vorschlag ausgesprochen nicht zum Erfolg führen, da sich mit derartig gebauten Objektiven höchstens Öffnungsverhältnisse von 1:11 ergeben. Dies würde jedoch eine Baulänge bedingen, die etwa doppelt so groß ist wie die seit 1911 handelsüblichen Prismenfeldstecher. Bei den Telephoto-Objektiven gemäß diesem älteren Vorschlag ist überdies der Korrektionszustand völlig unzureichend, insbesondere sind Gaußfehler und Zonenfehler bereits bei dem an sich sehr kleinen Öffnungsverhältnis schon viel zu groß.An older suggestion, a shortening, has also become known the overall length and a reduction in the dimensions of the prisms in prism binoculars bring about through the use of so-called telephoto lenses, which consist of a collecting front member and a rear member separated therefrom by an air gap, wherein both members each made of two lenses cemented to one another and of opposite refractive power exist, wherein the air gap has the shape of a biconvex lens and the two terms corrected for themselves with respect to the longitudinal chromatic deviation are. Apart from the fact that these lenses are very complex and considerable To bring about weight gain, this suggestion was downright unsuccessful lead, since with lenses built in this way at most aperture ratios of 1:11. However, this would require an overall length that is about twice as long is as large as the prism binoculars that have been commercially available since 1911. With the telephoto lenses According to this older suggestion, moreover, the state of correction is completely inadequate, in particular, Gaussian errors and zone errors are already very small in itself Focal ratio already way too big.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß für Prismenfeldstecher mit sammelnden Okularen in monokularer oder binokularer Ausführung die Objektive je aus zwei Einzellinsen bestehen, von denen die vordere eine sammelnde und die hintere eine zerstreuende ist, wobei diese beiden Einzellinsen eine Luftlinse von meniskenförmiger Gestalt einschließen, die ihre hohle Seite dem Objekt zukehrt und deren Mittendicke mindestens 3 °/o, aber höchstens 1o °/o der Brennweite beträgt. Damit werden an Stelle der bisher üblichen verkitteten Fernrohrachromate bei Prismenfeldstechern mit sammelnden Okularen Objektive der erfindungsgemäßen Bauart eingeführt. Durch die Ausbildung der Teilglieder als einfache Linsen und der Luftlinse als ein seine hohle Seite dem Objekt zukehrender Meniskus sowie durch die Festlegung des bestimmten Intervalls für die Dicke der Luftlinse ist es möglich, eine Verringerung der Baulänge um 30 °/o der Brennweite und mehr zu erreichen, und zwar aus zweierlei Gründen: Einmal ist bekanntermaßen die Baulänge eines Objektivs mit Luftabstand zwischen den Gliedern kürzer als die eines gewöhnlichen Achromaten, da die Hauptebenen nach dem Objekt zu verlagert sind. Andererseits aber erlaubt ein Objektiv der erfindungsgemäßen Bauart unter Berücksichtigung ausreichender axialer Bildgüte die Anwendung eines größeren Öffnungsverhältnisses: denn im Gegensatz zum gewöhnlichen Achromaten läßt sich sowohl der Gaußfehler als auch der Zonenfehler mit der »Luftlinse« von der Form und Größe gemäß der Erfindung als zusätzlichem Korrektionsmittel beheben. Wenn man auf diese Weise bei einem Objektivdurchmesser von 5o mm ein Öffnungsverhältnis von 1:3 anwendet, läßt sich bei erheblicher Baulängenverkürzung eines Prismenfeldstechers um 25 mm- immer noch eine bessere axiale Bildgüte erreichen als bei gewöhnlichen Achromaten der gleichen Dimensionen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung besteht die zerstreuende Hinterlinse aus einem Glas mit einer Brechzahl größer als 1,70. In der Zeichnung ist ein Objektiv für die Verwendung in einem Prismenfeldstecher mit sammelnden Okularen gemäß der Erfindung als beispielsweise Ausführungsform dargestellt, die nachfolgende Tabelle enthält die Konstruktionsdaten als Rechenbeispiel für eine Brennweite von f' = 95,2 mm bei einer Schnittweite des Brennpunktes vom bildseitigen Scheitel des Hintergliedes von a2 = 74,9 mm. Radien Scheitel- _I abstände y1 - -'-44,1 d, = 5,66 1,5163 64,0 _-71,3 8,3 vs - -48,S dii = 3,97 1,7283 2S,3 11 -149,5 Mehrlinsige Teleobjektive für Fernrohre schlechthin sind seit langem bekannt, unter anderem auch solche, deren Teilglieder Einzellinsen sind, und zwar sowohl Linsenkombinationen mit sehr großem Luftabstand (über 1o0/, der Objektivbrennweite) als auch solche mit sehr kleinem Luftabstand (unter 2 % der Obj ektivbrennweite). Die erstgenannten beanspruchen vorwiegend nur historisches Interesse und haben kaum praktische Bedeutung erlangt. Die letztgenannten sind als Refraktorobjektive verwendet worden. Man hat sich jedoch bei ihrer Verwendung ausdrücklich auf den kleinen Luftabstand beschränkt wegen der zunehmenden chromatischen Vergrößerungsdifferenz, die für diese Anwendungszwecke störend ist, für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck für Prismenfeldstecher mit sammelnden Okularen jedoch ohnehin an anderer Stelle kompensiert wird. Es ist weiterhin bekanntgeworden, zwecks Verbesserung der Bildfehlerkorrektion bei einem zweigliedrigen Objektiv für Galilei-Fernrohre mit zerstreuenden Okularen einen Luftabstand zwischen Vorder- und Hinterglied von o,1 bis 1,5 °/o der Brennweite einzuführen. Bei derartigen Luftabständen ist aber die Verschiebung der Hauptebenen des Systems nach vorn, also in Richtung zum Objekt hin, unwesentlich. Abgesehen davon weisen Galilei-Fernrohre infolge ihrer Bauart mit negativem Okularglied ohnehin eine relativ kurze Baulänge auf, da im Gegensatz zu astronomischen Fernrohren zwischen Objektiv und Okular kein reeller Dingpunkt liegt. Eine Verringerung an Baulänge, bei Galilei-Fernrohren etwa unter Verwendung von Teleobjektiven, ist daher von ganz untergeordneter Bedeutung und bringt keinen wesentlichen Gewinn.These disadvantages are avoided according to the invention in that for prism binoculars with collecting eyepieces in monocular or binocular design the objectives each consist of two individual lenses, of which the front one is a collecting lens and the rear one is a dispersing one, these two individual lenses including an air lens of meniscus shape, which has its hollow side facing the object and whose center thickness is at least 3 ° / o, but at most 10 ° / o of the focal length. In this way, instead of the cemented telescope achromatic lenses conventionally used in prism binoculars with collecting eyepieces, objectives of the type according to the invention are introduced. By designing the sub-members as simple lenses and the air lens as a hollow side facing the object, as well as by defining the specific interval for the thickness of the air lens, it is possible to reduce the overall length by 30% of the focal length and more for two reasons: On the one hand, as is well known, the overall length of an objective lens with an air gap between the elements is shorter than that of an ordinary achromatic lens, since the main planes are shifted towards the object. On the other hand, however, an objective of the type according to the invention, taking into account sufficient axial image quality, allows the use of a larger aperture ratio: because, in contrast to the usual achromatic lens, both the Gaussian error and the zone error with the "air lens" of the shape and size according to the invention can be used as an additional correction means remedy. If an aperture ratio of 1: 3 is used in this way with an objective diameter of 50 mm, a better axial image quality can still be achieved than with conventional achromatic lenses of the same dimensions when the overall length of a prism binoculars is considerably shortened by 25 mm. In a preferred embodiment according to the invention, the rear diffusing lens consists of a glass with a refractive index greater than 1.70. In the drawing, an objective for use in a prism binoculars with collecting eyepieces according to the invention is shown as an exemplary embodiment, the table below contains the construction data as a calculation example for a focal length of f '= 95.2 mm with a focal length of the focal point from the image-side vertex of the rear link of a2 = 74.9 mm. Radii apex - _I distances y1 - -'- 44.1 d, = 5.66 1.5 1 63 64.0 _-71.3 8.3 vs - -48, p dii = 3.97 1.7283 2S, 3rd 11 -149.5 Multi-lens telephoto lenses for telescopes have been known for a long time, including those whose sub-elements are individual lenses, namely both lens combinations with a very large air distance (over 1o0 /, the lens focal length) and those with a very small air distance (less than 2 % of the lens focal length ). The former claim mainly only historical interest and have hardly achieved any practical importance. The latter have been used as refractor lenses. However, their use was expressly limited to the small air gap because of the increasing chromatic magnification difference, which is disruptive for these purposes, but is compensated elsewhere for the use according to the invention for prism binoculars with collecting eyepieces. It has also become known to introduce an air gap between the front and rear of 0.1 to 1.5% of the focal length for the purpose of improving the image aberration correction in a two-part objective for Galileo telescopes with dispersing eyepieces. With such air gaps, however, the displacement of the main planes of the system forwards, i.e. in the direction of the object, is insignificant. Apart from that, Galileo telescopes have a relatively short overall length due to their design with a negative eyepiece element, since, in contrast to astronomical telescopes, there is no real point between the objective and the eyepiece. A reduction in the overall length, in the case of Galileo telescopes for example using telephoto lenses, is therefore of very little importance and does not bring any significant benefit.

Claims (2)

PATENTANsPRücHE. 1. Prismenfeldstecher mit sammelnden Okularen und Objektiven, die aus einem sammelnden Vorderglied und einem durch einen Luftraum von diesem getrennten zerstreuenden Hinterglied bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Glied eine sammelnde Einzellinse und das hintere Glied eine zerstreuende Einzellinse ist und daß diese beiden Einzellinsen eine Luftlinse von meniskenförmiger Gestalt einschließen, die ihre hohle Seite dem Objekt zukehrt und deren iVIittendicke mindestens 30"'" aber höchstens 1o °/o der Brennweite beträgt. PATENTAL CLAIMS. 1. Prismatic binoculars with collecting eyepieces and objectives, which consist of a collecting front member and a diffusing rear member separated from this by an air space, characterized in that the front member is a collecting single lens and the rear member is a single diffusing lens and that these two single lenses are one Include air lens of meniscus shape, the hollow side of which faces the object and whose center thickness is at least 30 "" but not more than 10% of the focal length. 2. Prismenfeldstecher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zerstreuende Hinterlinse aus einem Glas mit einer Brechzahl größer als 1,7o besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 821 127; britische Patentschrift Nr.15 732 aus dem Jahre 29o5 ; »Handbuch der Experimentalphysik«, Bd. XX, 2. Teil, S. 337; H. Havting, »Die photographische Optik«, 2. Auflage, 1925, S. 147; A. Gleichen, »Lehrbuch der geometrischen Optik«, 1902, S. 310, 350, 351; Steinheil-Voit, »Handbuch der angewandten Optik«, Bd. 1, 1891, S. 176 bis 179; C. Beck, »The blicroscope«, Bd. 2 (London 192q.), S. 26, 46, q.7.2. Prism binoculars according to claim i, characterized in that the diffusing rear lens consists of a glass with a refractive index greater than 1.7o. Documents considered: German Patent No. 821 127; British Patent No. 15,732 of 29o5; "Handbuch der Experimentalphysik", Vol. XX, Part 2, p. 337; H. Havting, "Die photische Optik", 2nd edition, 1925, p. 147; A. Gleichen, "Textbook of Geometric Optics", 1902, pp. 31 0 , 350, 351; Steinheil-Voit, "Handbook of Applied Optics", Vol. 1, 1891, pp. 176 to 179; C. Beck, "The blicroscope", Vol. 2 (London 192q.), Pp. 26, 46, q.7.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB190515732A (en) * 1905-04-13 1905-10-19 Rathenower Optische Ind Anstal Improvements in Lenses.
DE821127C (en) * 1949-09-07 1951-11-15 Verkaufs Ag Heinrich Wilds Geo Telescope objective

Patent Citations (2)

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