DE3833633A1 - Weitwinkelokular - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Weitwinkelokular mit einem großen Gesichtsfeld für Fernrohre, insbesondere für terrestrische Fernrohre.

In der Patentschrift US 45 25 035 wird ein sechslinsiges Okular für ein Gesichtsfeld von 80° angegeben. Bei diesem Okular ist die Schnittweite der Austrittspupille im Verhältnis zur Brennweite für eine bequeme visuelle Beobachtung, insbesondere für Brillenträger, zu kurz.

In der Patentschrift US 44 97 546 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 Gesichtsfelder, z. B. bis 100°, bei einer großen Schnittweite der Austrittspupille anwenden.

In Koenig, A; Koehler, 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 korrigiert. Unter Nr. 18 ist ein Okular mit einer asphärischen Fläche für ein Gesichtsfeld von 70° angegeben, das sich aufgrund des Aufbaus aus nur vier Linsen nicht für größere Gesichtsfelder, z. B. bis 100°, anwenden läßt.

Es ist ferner ein Weitwinkelokular vorgeschlagen worden für Fernrohre mit großem Gesichtsfeld, bei dem von der Seite des abzubildenden Zwischenbildes zum Auge hin ein negatives Kittglied, ein positives 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.

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein Weitwinkelokular für ein großes Gesichtsfeld mit einem einfachen Aufbau zu schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Weitwinkelokular für ein Gesichtsfeld von 100° anzugeben, welches eine geringe Anzahl optischer Glieder aufweist, bei dem die Schnittweite der Austrittspupille größer als das 0,6-fache der Brennweite des Okulars ist, der maximale freie Durchmesser der Linsen nicht größer als das 1,5-fache des Durchmessers des abzubildenden Zwischenbildes ist, die Verzeichnungskorrektion der Winkelbedingung entspricht und bei dem die Petzvalsumme korrigiert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Weitwinkelokular dadurch gelöst, daß bei einem siebenlinsigen Okular von der Seite des abzubildenden Zwischenbildes zum Auge hin ein negatives dreilinsiges Kittglied aus einer bikonkaven Linse, einer bikonvexen Linse und einer bikonkaven Linse, ein positives zweilinsiges Kittglied 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 Bedingungsgleichungen erfüllt sind:

0.8 f′ < l₁ < 1.2 f′ (1)
-5.5 f′ < f′ _1,4 < -4.0 f′ (2)
n₁ < 1.60 (3)
ν₁ < 60.0 (4)
n₂ < 1.75 (5)
ν₂ < 29.0 (6)
n₃ < 1.56 (7)
ν₃ < 60.0 (8)
5.0 f′ < f′₅ < 6.5 f′ (9)
n₄ < 1.60 (10)
ν₄ < 50.0 (11)
n₅ < 1.75 (12)
ν₅ < 29.0 (13)

worin die Symbole folgende Bedeutung haben:

f′ - Gesamtbrennweite des Okulars
f′ _i,m - Brennweite des Glieds von Fläche i bis m
f′ _i - Brennweite der Flasche i
l _k - Luftabstand k
n _j - Brechzahl n _e der Linse j
ν _j - Abbesche Zahl der Linse j

Dabei ist es vorteilhaft, daß die asphärische Fläche der Linse L₆ hyperbolisch ist, für deren Pfeilhöhe z folgende Beziehung gilt:

wobei r _i der Scheitelradius, a ein Parameter und h der Abstand der Punkte der asphärischen Fläche von der optischen Achse sind.

Das Weitwinkelokular ist durch die in Tabelle 1 angegebenen Konstruktionsdaten gekennzeichnet.

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 dem dreilinsigen und zweilinsigen Kittglied eine reelle Zwischenabbildung, die von den angrenzenden Linsenflächen dieses Luftraums nach Bedingung (1) einen Mindestabstand besitzt, damit Unsauberkeiten auf den Linsenflächen nicht sichtbar gemacht werden.

Das dreilinsige Kittglied dicht vor dem reellen Zwischenglied trägt durch seine negative Brennweite nach Beendigung (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 zweilinsigen Kittglieds nach Bedingung (9) und durch die Bedingungen (1) und (2) in Grenzen gehalten. Die Aberrationen des Okulars 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 ist, kompensiert.

Die Einhaltung der Bedingungen (10) bis (13) und die positive Meniskuslinse auf der Augenseite des Okulars unterstützen die gesamte Korrektion des Okulars für das größe Gesichtsfeld.

Die Erfindung soll anhand nachstehender Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt die Figur das Linsenschnittbild des Weitwinkelokulars.

In Figur sind entlang der optischen Achse O-O′ von der Seite des abzubildenden Zwischenbildes zum Auge hin ein negatives dreilinsiges Kittglied K₁ aus einer bikonkaven Linse L₁, einer bikonvexen Linse L₂ und einer bikonkaven Linse L₃, ein positives Kittglied K₂ aus einer bikonvexen Linse L₄ und einer konvexkonkaven Linse L₅, eine bikonvexe Linse L₆, deren dem abzubildenden Zwischenbild zugewandte Fläche asphärisch ist, und eine positive Meniskuslinse L₇ angeordnet ist.

Eine für einen augenseitigen Bildfeldwinkel von 2′ = 100° gute Korrektion wird durch die geschilderte Anordnung der Linsen L₁ bis L₇ mit ihren Radien r _i , Dicken d _j , Brechzahlen n _e und Abbeschen Zahlen ν _e , dem Parameter a und dem Scheitelradius r _i für die asphärische Fläche, wobei deren Pfeilhöhe z nach folgender Beziehung vom Abstand zur optischen Achse h abhängt

sowie den Luftabständen l _k erreicht, deren Werte in Tabelle 1 angegeben sind.

Tabelle 1

Claims (3)

1. Weitwinkelokular mit Asphäre, bestehen aus sieben entlang einer optischen Achse angeordneten Linsen, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander von der Seite des abzubildenden Zwischenbildes zum Auge hin ein negatives dreilinsiges Kittglied K₁ aus einer bikonkaven Linsen L₁, einer bikonvexen Linse L₂ und einer bikonkaven Linse L₃, ein positives Kittglied K₂ aus einer bikonvexen Linse L₄ und einer konvexkonkaven Linse L₅, eine bikonvexe Linse L₆, deren dem abzubildenden Zwischenbild zugewandte Fläche asphärisch ist und eine positive Meniskuslinse L₇ angeordnet sind, wobei die folgenden Bedingungsgleichungen eingehalten sind. 0.8 f′ < l₁ < 1.2 f′
-5.5 f′ < f′ _1,4 < -4.0 f′
n₁ < 1.60
ν₁ < 60.0
n₂ < 1.75
ν₂ < 29.0
n₃ < 1.56
ν₃ < 60.0
5.0 f′ < f′₅ < 6.5 f′
n₄ < 1.60
ν₄ < 50.0
n₅ < 1.75
ν₅ < 29.0worin die Symbole folgende Bedeutung haben:f′ - Gesamtbrennweite des Okulars
f′ _i,m - Brennweite des Glieds von Fläche i bis m
f′ _i - Brennweite der Fläche i
l _k - Luftabstand k
n _j - Brechzahl n _e der Linse j
ν _j - Abbesche Zahl der Linse j

2. Weitwinkelokular mit Asphäre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die asphärische Fläche der Linse L₆ hyperbolisch ist, für deren Pfeilhöhe z folgende Beziehung gilt: wobei r _i der Scheitelradius, a ein Parameter und h der Abstand der Punkte der asphärischen Fläche von der optischen Achse sind.

3. Weitwinkelokular mit Asphäre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Konstruktionsparameter vorliegen: wobei die Pfeilhöhe z der asphärischen Fläche nach folgender Beziehung vom Abstand zur optischen Achse h abhängt