DE3833633A1 - Wide-angle eyepiece - Google Patents

Abstract

The wide-angle eyepiece for telescopes having a large field of view (viewing field, angular field) comprises, one after the other from the side of the intermediate image to be imaged to the eye, a negative, three-lens cemented component (lens component) made up of a biconcave, a biconvex, and a biconcave lens, a positive cemented component made up of a biconvex lens and a convex concave lens, a biconvex lens, whose surface facing the intermediate image is aspheric, and a positive meniscus lens. <IMAGE>

Description

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 one Field of vision for telescopes, especially for terrestrial ones Telescopes.

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 the patent US 45 25 035 a six-lens eyepiece specified for a field of view of 80 °. With this eyepiece is the focal length of the exit pupil in relation to the focal length for convenient visual observation, especially for Glasses wearer, too short.

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 the patent US 44 97 546 is another six-lens Eyepiece specified for a field of view of 55 °, in which a positive link is arranged in front of the intermediate image. Because of In this arrangement, this eyepiece type cannot be used for larger ones Visual fields, e.g. B. up to 100 °, with a large focal length apply the exit pupil.

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.In Koenig, A; Koehler, A .: "The Telescopes and Range Finders"; Berlin, Göttingen, Heidelberg 1959; Pp. 160-173 specified under No. 19 and 20 eyepieces for a field of view of 120 °. These eyepieces are complicated in structure and also have too small an intercept of the exit pupil. In which The eyepiece according to No. 20 has not corrected the Petzval sum. Under No. 18 is an eyepiece with an aspherical surface for a Field of view of 70 ° indicated, which is due to the structure from only four lenses not for larger fields of vision, e.g. B. up to 100 °.

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. A wide angle eyepiece has also been proposed for Telescopes with a large field of view, from the side of the person to be imaged Intermediate image towards the eye a negative cement, a positive cement, a biconcave lens, a concave-convex Lens and a weakly positive putty are arranged. This The eyepiece has the disadvantage that the mass and the diameter are large and it is complex to manufacture.  

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.The aim of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art eliminate and a wide angle eyepiece for a large field of view with a simple structure.

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.The invention has for its object a wide-angle eyepiece for a field of view of 100 °, which is a small one Number of optical links in which the focal length of the Exit pupil greater than 0.6 times the focal length of the Eyepiece is, the maximum free diameter of the lenses is not larger than 1.5 times the diameter of the image to be imaged The intermediate image is the distortion correction of the angular condition corresponds and for which the Petzval sum has been corrected.

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:According to the invention, this object is achieved with a wide-angle eyepiece solved in that with a seven-lens eyepiece from the Side of the intermediate image to be displayed is a negative one three-lens cemented member made of a biconcave lens, a biconvex Lens and a biconcave lens, a positive two-lens Putty made from a biconvex lens and a convex-concave Lens, a biconvex lens, the intermediate image to be imaged facing surface is aspherical, and a positive meniscus lens are arranged, the following condition equations are fulfilled:

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)0.8 f ′ < l ₁ <1.2 f ′ (1)
-5.5 f ′ < f ′ _1.4 <-4.0 f ′ (2)
n ₁ <1.60 (3)
ν ₁ <60.0 (4)
n ₂ <1.75 (5)
ν ₂ <29.0 (6)
n ₃ <1.56 (7)
ν ₃ <60.0 (8)
5.0 f ′ < f ′ ₅ <6.5 f ′ (9)
n ₄ <1.60 (10)
ν ₄ <50.0 (11)
n ₅ <1.75 (12)
ν ₅ <29.0 (13)

worin die Symbole folgende Bedeutung haben:where the symbols have the following meaning:

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 f ′ - total focal length of the eyepiece
f ′ _{i, m} - focal length of the link from area i to m
f ′ _i - focal length of the bottle i
l _k - air gap k
n _j - refractive index n _{e of} the lens j
ν _j - Abbe number of lens j

Dabei ist es vorteilhaft, daß die asphärische Fläche der Linse L₆ hyperbolisch ist, für deren Pfeilhöhe z folgende Beziehung gilt:It is advantageous that the aspherical surface of the lens L ₆ is hyperbolic, for whose arrow height z the following relationship applies:

wobei r _i der Scheitelradius, a ein Parameter und h der Abstand der Punkte der asphärischen Fläche von der optischen Achse sind.where r _{i is} the vertex radius , a is a parameter and h is the distance of the points of the aspherical surface from the optical axis.

Das Weitwinkelokular ist durch die in Tabelle 1 angegebenen Konstruktionsdaten gekennzeichnet.The wide-angle eyepiece is given by those listed in Table 1 Design data marked.

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.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 there is between the three-lens and two-lens putty a real intermediate image, by the adjacent lens surfaces of this airspace by condition (1) has a minimum distance so that impurities on the Lens surfaces are not made visible.

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.The three-lens putty just before the real pontic contributes significantly due to its negative focal length after completion (2) to reduce the amount of the Petzval sum without doing so to adversely affect other image defects. Building this Putty from three lenses according to conditions (3) to (8) for the refractive indices and Abbe's numbers result in a decrease of the color magnification error. The deflection of the main beam away from the optical axis through the negative three-lens putty would lead to a sharp increase in the diameter of the positive Lead lenses and lens groups in known eyepiece types. The increase in lens diameter is due to the strong positive Refractive power of the surface of the two-lens putty according to condition (9) and by the conditions (1) and (2) kept within limits. The aberrations of the  But eyepieces and the distortion are strong through this Refractive power adversely affected. The through this positive Surface aberrations are largely eliminated by the following biconvex lens with the aspherical surface the side facing the real intermediate image, which is advantageous is designed as a hyperboloid, compensated.

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.Compliance with conditions (10) to (13) and the positive meniscus lens on the eye side of the eyepiece support the total correction of the eyepiece for the large field of view.

Die Erfindung soll anhand nachstehender Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt die Figur das Linsenschnittbild des Weitwinkelokulars.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing below will. It shows the Figure the lens section of the wide-angle eyepiece.

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.In Figure are along the optical axis O - O ' from the side of the intermediate image to be mapped to the eye a negative three-lens cemented member K ₁ from a biconcave lens L ₁, a biconvex lens L ₂ and a biconcave lens L ₃, a positive cemented member K ₂ a biconvex lens L ₄ and a convex-concave lens L ₅, a biconvex lens L ₆, the surface facing the intermediate image to be imaged is aspherical, and a positive meniscus lens L ₇ is arranged.

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 abhängtA good correction for an eye field angle of 2 ′ = 100 ° is achieved by the 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 ν _e , the parameter a and the apex radius r _i for the aspherical surface, where the arrow height z depends on the distance from the optical axis h according to the following relationship

sowie den Luftabständen l _k erreicht, deren Werte in Tabelle 1 angegeben sind.as well as the air gaps l _k , the values of which are given in Table 1.

Tabelle 1 Table 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 1. Wide-angle eyepiece with asphere, consist of seven lenses arranged along an optical axis, characterized in that one after the other from the side of the intermediate image to be imaged to the eye a negative three-lens cemented member K ₁ from a biconcave lens L ₁, a biconvex lens L ₂ and one biconcave lens L ₃, a positive cemented member K ₂ consisting of a biconvex lens L ₄ and a convex-concave lens L ₅, a biconvex lens L ₆, whose surface facing the intermediate image to be imaged is aspherical and a positive meniscus lens L ₇ are arranged, the following condition equations are adhered to. 0.8 f ′ < l ₁ <1.2 f ′
-5.5 f ′ < f ′ _1.4 <-4.0 f ′
n ₁ <1.60
ν ₁ <60.0
n ₂ <1.75
ν ₂ <29.0
n ₃ <1.56
ν ₃ <60.0
5.0 f ′ < f ′ ₅ <6.5 f ′
n ₄ <1.60
ν ₄ <50.0
n ₅ <1.75
ν ₅ <29.0 where the symbols have the following meaning: f ′ - total focal length of the eyepiece
f ′ _{i, m} - focal length of the link from area i to m
f ′ _i - focal length of the area i
l _k - air gap k
n _j - refractive index n _{e of} the lens j
ν _j - Abbe number of lens 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.2. Wide-angle eyepiece with asphere according to claim 1, characterized in that the aspherical surface of the lens L ₆ is hyperbolic, for the arrow height z the following relationship applies: where r _{i is} the vertex radius , a is a parameter and h is the distance of the points of the aspherical surface from the optical axis. 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 3. wide-angle eyepiece with asphere according to claim 1 and 2, characterized in that the following construction parameters are present: where the arrow height z of the aspherical surface depends on the distance from the optical axis h according to the following relationship