DE3813992A1 - Eyepiece of variable focal length - Google Patents

Eyepiece of variable focal length

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Abstract

Eyepiece of variable focal length for monocular and binocular telescopes and optical devices. An eyepiece of variable focal length which has in front of the intermediate image to be imaged a displaceable negative optical group G1 and behind the real intermediate image a displaceable positive optical group G2, the optical components being displaced during the adjustment of the focal length in the opposite direction along the optical axis and the distance being reduced during the adjustment from the short to the long focal length, and a positive optical group G3 being arranged which is fixed during the adjustment of the focal length, is characterised according to the invention in that the real intermediate image, produced after the first optical group G1, or an image, conjugate thereto which lies in the direction of the object to be imaged is limited in its size by means of a diaphragm, adjustable in its position and its diameter or in its dimensions, or other technical devices suitable for field limitation, such that the image field angle on the side of the eyes has a constant value, independent of the adjustment of the focal length, or has a required curve as a function of the adjustment of the focal length. <IMAGE>

Description

Das Okular gemäß der Erfindung kann als Okular für monokulare und binokulare Fernrohre und für optische Geräte mit einem Beobachtungsstrahlengang zur Realisierung einer veränderlichen Vergrößerung eingesetzt werden.The eyepiece according to the invention can be used as an eyepiece for monocular and binocular telescopes and for optical devices with one Observation beam path for realizing a variable Magnification can be used.

Okulare mit variabler Brennweite sind in verschiedenen Typen bekannt.Variable focal length eyepieces are of various types known.

Ein erster Typ besitzt ein feststehendes Augenglied und vor und nach dem reellen Zwischenbild eine bewegliche Linse bzw. Linsen­ gruppe. In DE-PS 29 50 204 C2 ist solch ein Okular für Feldstecher dargestellt. Die Begrenzung des Bildfeldes erfolgt bei diesem Okular durch die Linsenfassung der beiden beweglichen Glieder. Dadurch ergibt sich keine scharfe Feldbegrenzung. Weiterhin wird dadurch bei dem Übergang von der kleinen zur großen Brennweite der augenseitige Bildfeldwinkel kleiner und somit wird das ob­ jektseitige Bildfeld nicht um den Variofaktor größer, um den sich die Vergrößerung verringert hat.A first type has a fixed phalanx and in front of and after the real intermediate image a movable lens or lenses group. In DE-PS 29 50 204 C2 such an eyepiece for binoculars shown. The image field is limited in this case Eyepiece through the lens mount of the two movable members. This does not result in a sharp field delimitation. Will continue thereby at the transition from the small to the large focal length the field angle on the eye side is smaller and thus the ob The image field on the project side is not larger by the variofactor by the the magnification has decreased.

Ein ähnliches Okular mit einer zusätzlichen feststehenden Feldlinse für den Einsatz in Mikroskopen, aber den gleichen Nachteilen, ist in DE-OS 18 14 132 beschrieben.A similar eyepiece with an additional fixed one Field lens for use in microscopes, but the same Disadvantages is described in DE-OS 18 14 132.

Weiterhin sind Typen von Okularen mit veränderlicher Brennweite bekannt, bei denen sich das Augenglied bei der Brennweitenver­ stellung bewegt. SU-PS 4 53 654 und SU-PS 11 90 336 beschreiben sol­ che Okulare mit zwei beweglichen Gliedern und SU-PS 5 02 358 mit drei beweglichen Gliedern. Auch bei diesen Okularen wird der augenseitige Bildfeldwinkel mit zunehmender Brennweite kleiner. Nachteilig ist außerdem, daß sich mit der Bewegung des Augen­ gliedes auch die Austrittspupille des Okulars mitbewegt und nicht ortsfest ist. Furthermore, there are types of variable focal length eyepieces known, in which the eye limb at the focal length ver position moved. SU-PS 4 53 654 and SU-PS 11 90 336 describe sol Che eyepieces with two movable members and SU-PS 5 02 358 with three movable links. The The field angle on the eye side becomes smaller with increasing focal length. Another disadvantage is that it changes with the movement of the eyes member also moves the exit pupil of the eyepiece and not is stationary.

US-PS 35 82 188 beschreibt einen Okulartyp mit optischem Ausgleich, wobei das Augenglied und ein zweites Glied gemeinsam bewegt werden und dazwischen ein feststehendes Glied angeordnet ist, der aber auch die genannten Nachteile aufweist.US-PS 35 82 188 describes a type of eyepiece with optical compensation, wherein the eye member and a second member are moved together and a fixed member is arranged between them, but which also has the disadvantages mentioned.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Okulars mit variabler Brennweite, das für einen universellen Einsatz in Fernrohren und optischen Geräten geeignet ist.The aim of the invention is to provide an eyepiece with variable Focal length that is suitable for universal use in telescopes and optical devices is suitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Okular variabler Brennweite mit einem Variofaktor von 2.5 anzugeben, das über den gesamten Variobereich augenseitig einen Bildfeldwinkel von ca. 50° und eine geringe Auswanderung der Austrittspupille be­ sitzt und bei dem unabhängig von der eingestellten Brennweite ein Ausgleich der Fehlsichtigkeit des Auges, insbesondere bei binokularer Anwendung, möglich sein soll.The invention is based on the object of making an eyepiece more variable Specify the focal length with a variofactor of 2.5, which is greater than the entire zoom area on the eye side an angle of field of view of approx. 50 ° and a slight migration of the exit pupil be sits and regardless of the set focal length a compensation of the ametropia of the eye, especially in binocular application, should be possible.

Diese Aufgabe löst ein Okular mit variabler Brennweite, das vor dem abzubildenden Zwischenbild eine verschiebbare negative optische Gruppe G₁ und nach dem reellen Zwischenbild eine ver­ schiebbare positive optische Gruppe G₂ aufweist, wobei sich die optischen Baugruppen bei der Brennweitenverstellung in entgegen­ gesetzter Richtung entlang der optischen Achse verschieben und sich der Abstand bei der Verstellung von der kurzen zur langen Brennweite verringert, sowie eine bei der Brennweitenverstellung feststehende positive optische Gruppe G₃ angeordnet ist, erfin­ dungsgemäß dadurch, daß das nach der ersten optischen Gruppe G₁ entstehende reelle Zwischenbild oder ein dazu in Richtung des abzubildenden Objektes liegendes konjugiertes Bild in seiner Größe durch eine in der Lage und im Durchmesser bzw. in den Abmessungen einstellbare Blende oder andere zur Feldbegrenzung geeignete technische Einrichtungen so begrenzt wird, daß der augenseitige Bildfeldwinkel unabhängig von der Brennweitenver­ stellung einen konstanten Wert besitzt oder in Abhängigkeit von der Brennweitenverstellung einen geforderten Verlauf besitzt. This object is achieved by an eyepiece with a variable focal length, which has a sliding negative optical group G ₁ in front of the intermediate image to be imaged and a sliding positive optical group G ₂ after the real intermediate image, the optical assemblies in the focal length adjustment in the opposite direction along the shift the optical axis and the distance is reduced during the adjustment from the short to the long focal length, and a fixed positive optical group G ₃ is arranged in the focal length adjustment, inven tion in that the real intermediate image resulting from the first optical group G ₁ or a for this purpose, the size of the conjugate image lying in the direction of the object to be imaged is limited by a diaphragm adjustable in position and diameter or dimensions or other technical devices suitable for field delimitation so that the field angle on the eye side is independent of the focal lengths adjustment has a constant value or has a required profile depending on the focal length adjustment.

Es ist vorteilhaft, wenn die negative optische Gruppe G₁ aus einem Kittglied aus einer Negativlinse L₁ und einer Positivlin­ se L₂ besteht, die positive optische Gruppe G₂ aus einem Kittglied aus einer Positivlinse L₃ und einer Negativlinse L₄ sowie der Positivlinse L₅ besteht und die augenseitige positive optische Gruppe G₃ aus einem Kittglied aus einer Positivlinse L₆ und einer Negativlinse L₇ besteht.It is advantageous if the negative optical group G ₁ of a cemented lens of a negative lens L ₁ and a Positivlin se L ₂ is, the positive optical group G ₂ of a cemented lens of a positive lens L ₃ and a negative lens L ₄ and the positive lens L ₅ is and the eye-side positive optical group G ₃ of a cemented lens of a positive lens and a negative lens L ₆ ₇ L exists.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Okular durch folgende Konstruktionsdaten charakterisiert istIt is also advantageous if the eyepiece according to the invention is characterized by the following design data

f′=10.0-25.0    2σ′=50° f ′ = 10.0-25.0 2 σ ′ = 50 °

Das durch das Okular abzubildende Zwischenbild, z. B. nach einem Fernrohrobjektiv, stellt für das Okular ein virtuelles Objekt dar. Innerhalb des Okulars ergibt sich zwischen der ersten und der zweiten optischen Gruppe eine reelle Zwischenabbildung, die über den gesamten Brennweitenbereich in diesem Luftraum bleibt und von den Linsen der ersten und zweiten optischen Gruppe einen Mindestabstand nicht unterschreitet, damit Unsauberkeiten auf den Linsenflächen nicht sichtbar werden.The intermediate image to be imaged through the eyepiece, e.g. B. after a Telescope objective, represents a virtual object for the eyepiece within the eyepiece results between the first and of the second optical group a real intermediate image, the remains in this air space over the entire focal length range and one of the lenses of the first and second optical groups Minimum distance does not fall below, so that uncleanliness occurs are not visible on the lens surfaces.

Zur Begrenzung des Sehfeldes und der Realisierung des konstanten augenseitigen Bildfeldwinkels ist zwischen der ersten und zweiten optischen Gruppe eine längs der optischen Achse ver­ schiebbare und im Durchmesser veränderliche Blende zur Begren­ zung des im Okular entstehenden reellen Zwischenbildes angeord­ net.To limit the field of view and the realization of the constant eye-side field angle is between the first and second optical group a ver along the optical axis Slidable and variable diameter cover to limit tion of the real intermediate image created in the eyepiece net.

Dabei kann die Lage der veränderlichen Blende bezüglich der optischen Gruppen und der freie Durchmesser der Blende in Ab­ hängigkeit von der eingestellten Brennweite steuerbar sein.The position of the variable diaphragm with respect to the optical groups and the free diameter of the diaphragm in Ab depending on the set focal length can be controlled.

Es ist aber auch möglich, daß die veränderliche Blende entlang der optischen Achse bei der Brennweitenverstellung gemeinsam mit der zweiten optischen Gruppe G₂ bewegbar und der freie Durch­ messer in Abhängigkeit von der eingestellten Brennweite steuer­ bar ist.But it is also possible that the variable diaphragm can be moved along the optical axis during the focal length adjustment together with the second optical group G ₂ and the free diameter is controllable bar as a function of the set focal length.

Außerdem ist es möglich, daß nur der freie Durchmesser der veränderlichen Blende in Abhängigkeit von der eingestellten Brennweite steuerbar ist.It is also possible that only the free diameter of the variable aperture depending on the set Focal length is controllable.

Bei festbrennweiten Okularen erfolgt bei binokularer Anwendung der Ausgleich der Fehlsichtigkeit zwischen beiden Augen durch die Verschiebung eines Okulars. Da die erforderliche Verschiebung für den Fehlsichtigkeitsausgleich von der Okularbrennweite ab­ hängig ist, führt dieses Verfahren bei Variookularen zu einer Veränderung des Fehlsichtigkeitsausgleiches bei einer Brenn­ weitenverstellung. Zur Realisierung eines Fehlsichtigkeitsaus­ gleichs, der unabhängig von der eingestellten Brennweite des Okulars ist, ist das vorgestellte Okular so gestaltet, daß die dritte optische Gruppe entlang der optischen Achse verschoben werden kann.With fixed focal length eyepieces, binocular use takes place the compensation of the ametropia between both eyes through the Shifting an eyepiece. Because the required shift for ametropia compensation depends on the focal length of the eyepiece is pending, this procedure leads to a Change of the ametropia compensation with a focal point width adjustment. For the realization of an ametropia the same, regardless of the set focal length of the Eyepiece is, the presented eyepiece is designed so that the third optical group moved along the optical axis can be.

Die Erfindung soll anhand nachstehender Zeichnung näher er­ läutert werden. Es zeigtThe invention should be based on the following drawing in more detail to be purified. It shows

Fig. 1 das Linsenschnittbild mit der Feldblende in der kurzen Brennweitenstellung, Fig. 1, the lens section image of the field stop in the short focal length position,

Fig. 2 das Linsenschnittbild mit der Feldblende in der langen Brennweitenstellung, Fig. 2 shows the lens section image of the field stop in the long focal length position,

Fig. 3 den Luftraum zwischen der ersten und zweiten optischen Gruppe mit der Feldblende, wenn sie gemeinsam mit der zweiten optischen Gruppe bewegt wird, in der kurzen Brennweitenstellung. Fig. 3 shows the air space between the first and second optical group represented by the field stop, when it is moved together with the second optical group, in the short focal length position.

In Fig. 1 und Fig. 2 sind entlang der optischen Achse O-O′ von der Seite des abzubildenden Zwischenbildes aus eine erste zur Brennweitenverstellung längs der optischen Achse verschiebbare Gruppe G₁ aus den verkitteten Linsen L₁ und L₂, eine zweite zur Brennweitenverstellung längs der optischen Achse verschieb­ bare Gruppe G₂ aus den verkitteten Linsen L₃ und L₄ und der Bildkonvexlinse L₅ und eine dritte Gruppe G₃ aus den verkitte­ ten Linsen L₆ und L₇ angeordnet, wobei die erste Gruppe G₁ eine negative Brechkraft und die beiden Gruppen G₂ und G₃ eine positive Brechkraft besitzen. Bei der Brennweitenverstellung werden die optischen Gruppen G₁ und G₂ entlang der optischen Achse gegeneinander verschoben, wobei sich der Abstand der beiden Gruppen G₁ und G₂ bei der Verstellung von der kurzen zur langen Brennweite verringert.In Fig. 1 and Fig. 2 are along the optical axis OO ' from the side of the intermediate image to be mapped from a first for focal length adjustment along the optical axis displaceable group G ₁ of the cemented lenses L ₁ and L ₂, a second for focal length adjustment along the optical axis displaceable bare group G ₂ from the cemented lenses L ₃ and L ₄ and Bildkonvexlinse L ₅ and a third group G ₃ from the verkitte th lens L ₆ and L ₇, wherein the first group G ₁ a negative refractive power and both groups G ₂ and G ₃ have a positive refractive power. When adjusting the focal length, the optical groups G ₁ and G ₂ are shifted against each other along the optical axis, the distance between the two groups G ₁ and G ₂ being reduced during the adjustment from the short to the long focal length.

Zwischen den optischen Gruppen G₁ und G₂ ist zur Realisierung einer Feldbegrenzung, die augenseitig bei allen Brennweiten­ stellungen einen konstanten Feldwinkel 2σ ergibt, eine längs der optischen Achse verschiebbare und im Durchmesser in Abhängigkeit von der Brennweitenstellung einstellbare Feldblende FB angeord­ net, die so gesteuert wird, daß der Blendenrand mit dem Rand­ bildpunkt des sich ergebenden reelen Zwischenbildes zusammen fällt.Between the optical groups G ₁ and G ₂ is to realize a field limitation that results in a constant field angle 2 σ on the eye side at all focal lengths, a displaceable along the optical axis and adjustable in diameter depending on the focal length position FB angeord net, the so is controlled that the diaphragm edge coincides with the edge pixel of the resulting real intermediate image.

Eine für einen augenseitigen Bildfeldwinkel von 2σ′=50° gute Korrektion über den gesamten Brennweitenbereich von f′=10 bis 25 wird durch die geschilderte Anordnung der Linsen L₁ bis L₇ mit ihren Radien r i , Dicken d j , Brechzahlen n e und Abbe′schen Zahlen μ e sowie den Luftabständen l k erreicht, deren Werte in der Tabelle im Wesen der Erfindung angegeben sind.A σ for an eye-side field angle of 2 '= 50 ° good correction over the entire focal length range of f' = 10 to 25 is the described arrangement of the lenses L ₁ to L ₇ with their radii r i, thicknesses d j, refractive indices n e and Abbe's numbers μ e and the air gaps l k achieved, the values of which are given in the table in the essence of the invention.

In der folgenden Tabelle sind für vier Brennweitenstellungen die Lage der optischen Gruppen G₁ bis G₃ zueinander, die Objektschnittweite s₁ bezüglich der Gruppe G₁ und die Lage der effektiven Austrittspupille AP für eine Okulareintrittspu­ pille, die im Abstand von 375 vor dem Zwischenbild liegt, ange­ geben. Mit diesen Werten ist das Okular auf 0 dpt abgestimmt.In the following table, the position of the optical groups G ₁ to G ₃ to each other, the object focal length s ₁ with respect to the group G ₁ and the position of the effective exit pupil AP for an Okulareintrittspu pill that is 375 in front of the intermediate image are for four focal length positions , indicated. With these values, the eyepiece is adjusted to 0 D.

Die Gruppe G₃ ist unabhängig von der eingestellten Brennweite des Okulars zur Realisierung des Fehlsichtigkeitsausgleichs des Beobachters entlang der optischen Achse O-O′ verschiebbar ange­ ordnet. The group G ₃ is independent of the set focal length of the eyepiece for realizing the ametropia compensation of the observer along the optical axis OO 'is slidably arranged.

Die Steuerung der Lage der Feldblende entlang der optischen Achse kann auch bei Verzicht auf eine exakt scharfe Feldbegrenzung so gestaltet werden, daß die Feldblende entsprechend Fig. 3 gemein­ sam mit der zweiten optischen Gruppe G₂ entlang der optischen Achse bewegt wird. Der erforderliche Durchmesser der Feldblende FB in Abhängigkeit von der eingestellten Brennweite ergibt sich aus dem Strahlenverlauf.The control of the position of the field diaphragm along the optical axis can be designed so that the field diaphragm according to FIG. 3 is moved together with the second optical group G ₂ along the optical axis even if an exactly sharp field delimitation is dispensed with. The required diameter of the field diaphragm FB as a function of the set focal length results from the beam path.

Claims (7)

1. Okular mit variabler Brennweite, das vor dem abzubildenden Zwischenbild eine verschiebbare negative optische Gruppe G₁ und nach dem reellen Zwischenbild eine verschiebbare positive optische Gruppe G₂ aufweist, wobei sich die optischen Bau­ gruppen bei der Brennweitenverstellung in entgegengesetzter Richtung entlang der optischen Achse verschieben und sich der Abstand bei der Verstellung von der kurzen zur langen Brennweite verringert, sowie eine bei der Brennweitenverstel­ lung feststehende positive optische Gruppe G₃ angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das nach der ersten opti­ schen Gruppe G₁ entstehende reelle Zwischenbild oder ein dazu in Richtung des abzubildenden Objektes liegendes konju­ giertes Bild in seiner Größe durch eine in der Lage und im Durchmesser bzw. in den Abmessungen einstellbare Blende oder andere zur Feldbegrenzung geeignete technische Einrichtungen so begrenzt wird, daß der augenseitige Bildfeldwinkel unab­ hängig von der Brennweitenverstellung einen konstanten Wert besitzt oder in Abhängigkeit von der Brennweitenverstellung einen geforderten Verlauf besitzt.1. Eyepiece with variable focal length, which has a sliding negative optical group G ₁ before the intermediate image to be imaged and a sliding positive optical group G ₂ after the real intermediate image, wherein the optical construction groups move in the opposite direction along the optical axis when adjusting the focal length and the distance is reduced during the adjustment from the short to the long focal length, and a fixed positive optical group G ₃ is arranged during the focal length adjustment, characterized in that the real intermediate image arising after the first optical group G ₁ or a related thereto Direction of the object to be mapped lying conjugated image is limited in its size by an aperture adjustable in position and diameter or dimensions or other technical devices suitable for field limitation so that the field angle on the eye is independent of the focal length adjustment has a constant value or has a required profile depending on the focal length adjustment. 2. Okular mit variabler Brennweite nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die negative optische Gruppe G₁ aus einem Kittglied aus einer Negativlinse L₁ und einer Positivlinse L₂ besteht, daß die positive optische Gruppe G₂ aus einem Kittglied aus einer Positivlinse L₃ und einer Negativlinse L₄ sowie der Positivlinse L₅ besteht und daß die augen­ seitige positive optische Gruppe G₃ aus einem Kittglied aus einer Positivlinse L₆ und einer Negativlinse L₇ besteht. 2. Variable focal length eyepiece according to claim 1, characterized in that the negative optical group G ₁ consists of a cemented member of a negative lens L ₁ and a positive lens L ₂, that the positive optical group G ₂ consists of a cemented member of a positive lens L ₃ and a negative lens L ₄ and the positive lens L ₅ and in that the eye-side positive optical group G ₃ of a cemented lens of a positive lens and a negative lens L ₆ ₇ L exists. 3. Okular mit variabler Brennweite nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Okular durch folgende Konstruktionsdaten charakterisiert ist. f′=10.0-25.0    2σ′=50° 3. eyepiece with variable focal length according to claim 1 and 2, characterized in that the eyepiece is characterized by the following design data. f ′ = 10.0-25.0 2 σ ′ = 50 ° 4. Okular mit variabler Brennweite nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß zum Ausgleich der Fehlsichtigkeit unabhängig von der Brennweitenstellung des Okulars die augen­ seitige optische Gruppe G₃ entlang der optischen Achse ver­ schiebbar ist. 4. eyepiece with variable focal length according to claim 1, 2 or 3, characterized in that to compensate for the ametropia regardless of the focal length position of the eyepiece, the eye-side optical group G ₃ is displaceable along the optical axis ver. 5. Okular mit variabler Brennweite nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der ersten optischen Gruppe G₁ und der zweiten optischen Gruppe G₂ eine längs der optischen Achse verschiebbare im freien Durchmesser ver­ stellbare Blende FB angeordnet ist, deren Lage bezüglich der optischen Gruppen und deren freier Durchmesser in Abhängig­ keit von der eingestellten Brennweite steuerbar ist.5. eyepiece with variable focal length according to claim 1, 2 or 3, characterized in that between the first optical group G ₁ and the second optical group G ₂ a displaceable along the optical axis in the free diameter adjustable diaphragm FB is arranged, the position of which can be controlled with respect to the optical groups and their free diameter as a function of the set focal length. 6. Okular mit variabler Brennweite nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der ersten optischen Gruppe G₁ und der zweiten optischen Gruppe G₂ eine längs der optischen Achse verschiebbare im freien Durchmesser ver­ stellbare Blende FB angeordnet ist, die entlang der optischen Achse bei der Brennweitenverstellung gemeinsam mit der zweiten optischen Gruppe G₂ bewegbar und deren freier Durchmesser in Abhängigkeit von der eingestellten Brennweite steuerbar ist.6. eyepiece with variable focal length according to claim 1, 2 or 3, characterized in that between the first optical group G ₁ and the second optical group G ₂ a displaceable along the optical axis in the free diameter adjustable diaphragm FB is arranged along the optical axis during the focal length adjustment can be moved together with the second optical group G ₂ and its free diameter can be controlled as a function of the set focal length. 7. Okular mit variabler Brennweite nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der ersten optischen Gruppe G₁ und der zweiten optischen Gruppe G₂ eine Blende FB angeordnet ist, deren freier Durchmesser in Abhängigkeit von der eingestellten Brennweite steuerbar ist.7. Variable focal length eyepiece according to claim 1, 2 or 3, characterized in that an aperture FB is arranged between the first optical group G ₁ and the second optical group G ₂, the free diameter of which is controllable as a function of the set focal length.
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