DE976880C

DE976880C - Dreilinsiges apochromatisches Objektiv

Info

Publication number: DE976880C
Application number: DEZ4183A
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Koehler
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1954-05-03
Filing date: 1954-05-04
Publication date: 1964-07-02

Description

AUSGEGEBEN AM 2. JULI 1964

Z 4183 IXa/42h

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung von dreilinsigen apochromatischen Objektiven, bestehend aus zwei sammelnden Linsen, die eine zerstreuende einschließen. Apochromatische Objektive aus drei Linsen sind an sich seit langem bekannt. Man versteht darunter solche Objektive, die für folgende Bildfehler korrigiert sind: sphärische Längsabweichung, Sinusbedingung, chromatische Längsabweichung für zwei Farben eines endlichen Spektralbereiches und außerdem noch für eine dritte Farbe, das sogenannte sekundäre Spektrum. Unter Vernachlässigung der Dicken liefert die Theorie als Bedingungen für die Erzielung der chromatischen Korrektion die folgenden bekannten Beziehungen für die Beseitigung der chromatischen Längsabweichung für zwei Farben:

— H H = 0, (i)

V₁ V₂ V₃

darin bedeuten φ₁... φ₃ die Brechkräfte der Einzellinsen und V₁-^v₃ die sogenannten Abbeschen Zahlen, d. h. die relativen Reziprokwerte der chromatischen Längsabweichung für die einzelnen Linsen I, II und III in bezug auf zwei Farben.

Bezeichnet der Index ι und 3 Werte für die Sammellinsen I und III, 2 diejenigen für die Zer-

409 631/6

Streuungslinse II, N die resultierende Abbesche Zahl der beiden Sammellinsen I und III,

(2)

und

⁼ Ψι +

(3)

ίο die resultierende Brechkraft dieser beiden Linsen, dann läßt sich (i) schreiben

(4)

Für die Korrektion des sekundären Spektrums, also die Beseitigung der Farb-Längsabweichung für eine dritte Farbe, muß außer Gleichung (i) und (4) noch erfüllt sein:

JXV₁

(5)

Hierin bedeuten ϋ·_ν #₂ und #_s die relativen Teildispersionen der Linsen I, II und III. Bezieht man diese relative Teildispersionen auf die Farbe G' als dritte Farbe, so ist definiert:

—nc

nc

(6)

wenn %q, %, Uq die Brechzahlen für die Fraunhofersehen Linien C₁ F, G' bedeuten. Mit Θ in (5) ist die resultierende relative Teildispersion der beiden Sammellinsen I und III bezeichnet. Voraussetzung für die Erfüllung der Gleichung (5) ist die Forderung, daß die relativen Teildispersionen aller drei Linsen nicht derselben linearen Beziehung von der Form

& = A + Bv (7)

genügen dürfte, d. h., für eine der drei Linsen muß sich die relative Teildispersion # in Abhängigkeit von ν mit einer anderen Konstanten, als sie für die übrigen zwei Linsen gilt, darstellen lassen.

Zur Erfüllung dieser Forderung wurden bisher die sogenannten »Kurzflinte« in Kombination mit Krongläsern verwendet. Die Brechzahlen aller die-So ser bisher für Apochromate üblichen Gläser lagen unter 1,600 und ergaben nach Gleichung (2) einen resultierenden y-Wert N, der sich nur wenig von v₂ unterscheidet. Da neben Gleichung (4) nun auch noch die »Brechkraftgleichung«

Ψι, + ψ2 = Φ (8)

(Φ = vom Objektiv geforderte Gesamtbrechkraft) erfüllt sein muß, bedeutet die Verwendung der bisher üblichen Glasarten für Apochromate, daß die Absolutbeträge der Brechkraft Cp₁... φ_Ά sehr groß im Vergleich zu Φ sein müßten. Das hatte zur Folge, daß diese apochromatischen Objektive einen starken Gaußfehler (chromatische Differenz der sphärischen Aberration) und einen starken Zonenfehler der sphärischen Längsaberration aufwiesen. Brauchbare Apochromate dieser Art sind deshalb nur für öffnungsverhältnisse kleiner als 1 :10 bekanntgeworden. Der Erfindung liegt die bei systematischer Untersuchung der in den letzten Jahren erschmolzenen optischen Gläsern gemachte Entdeckung zugrunde, daß besonders die neueren »Schwerflinte« mit einer Brechzahl größer als 1,61 und einem j>-Wert kleiner als 35 ebenfalls $-Werte besitzen, deren Verlauf von der normalen linearen Funktion A + B · ν der übrigen optischen Gläser abweicht.

Die Erfindung besteht nun darin, daß bei einem dreilinsigen apochromatischen Objektiv, bestehend aus zwei sammelnden Linsen, die eine zerstreuende einschließen, bei dem die in Lichtrichtung gerechnet an letzter Stelle stehende Sammellinse mit der Zerstreuungslinse verkittet und dieses Kittglied von der anderen Sammellinse durch einen Luftabstand getrennt ist, sowohl für eine der Sammellinsen als auch für die Zerstreuungslinse Gläser verwendet sind, deren Abbesche Zahlen kleiner als

35 und deren relative Teildispensionen ■& =— —

tip—n_c

größer als 1,61 sind, und daß ferner die Zerstreuungslinse gegen die eine der beiden Sammellinsen einen Unterschied der Brechzahlen von weniger als 0,05 und gegen die andere Sammellinse von mehr als 0,1 für die gelbe Heliumlinie d besitzt.

Aus Gründen der Korrektion der Bildfehler, nämlich der sphärischen Längsabweichung, der Sinusbedingung sowie der obengenannten chromatischen Fehler, sowie aus Gründen der Schwierigkeiten der Herstellung bei der Verkittung dreier Linsen hat es sich erfindungsgemäß als besonders zweckmäßig erwiesen, die zerstreuende Linse nur mit einer der sammelnden Linsen zu verkitten und zwischen der anderen sammelnden Linse und dem verkitteten Glied einen Luftabstand anzuordnen, derart, daß die frei stehende sammelnde Linse sich an erster Stelle des Systems, bezogen auf die Lichtrichtung, befindet. Eine besonders gute Korrektion der chromatischen Bildfehler ergibt sich dadurch, daß in der weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens die frei stehende sammelnde Linse diejenige mit der niedrigeren Brechzahl ist und daß n₀ diese Brechzahl größer als 1,6 und die Abbesche Zahl größer als 55 ist.

Erfindungsgemäß genügt es, wenn der einzuführende Luftabstand größer als 2% der Objektivbrennweite ist. Vorzugsweise soll er etwa 6% der n₅ Brennweite betragen. Gleichzeitig ergibt sich mit den Maßnahmen gemäß der Erfindung eine Verkürzung der Baulänge eines Fernrohrs in dem Falle, daß das Objektiv als Fernrohrobjektiv verwendet wird. Der Einbau der erfindungsgemäßen Objektive in Fernrohre ist jedoch nur eine der möglichen Verwendungsarten.

Die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Zahlenwerte beziehen sich auf ein Ausführungsbeispiel eines Objektivs gemäß der vorliegenden Erfindung, welches in der Abbildung dargestellt ist.

Neben diesem Beispiel sind aber auch Ausführungsformen möglich, bei denen beispielsweise die frei stehende sammelnde Linse eine höhere Brechzahl als die mit der zerstreuenden Linse verkittete sammelnde Linse aufweist.

In dem folgenden Ausführungsbeispiel sind mit r die Radien der brechenden Flächen, mit d die Dicken der einzelnen Linsen L₁, L₂ und L₃, mit / der Luftabstand zwischen den Linsen L₁ und L₂, mit s die Schnittweite vom bildseitigen Scheitel der letzten Linse zur Brennebene, mit n_d die Brechzahlen und mit ν die Abbeschen Zahlen angegeben. Die Zahlenwerte sind auf die Brennweite / = 1 bezogen.

	Beispiel	Linse II	Linse III
	Linse I	1,7473	1,7760
n_c	1,6173	i,7552	1,7847
%	1,6204	i,7747	1,8065
n_P	1,6276	1,7920	1,8261
n_G	1,6334	27,5	25,7
Vd	60,3	1,631	1,644
#	1,566	₂ = 0,024 d_s	= 0,047
	d_t = 0,057 d
	I₁ = 0,061	= -o,5543i
r_±	= +0,48001 r₃		r₄= +0,29427
	r₂=—0,80584
S	= +0,795

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Dreilinsiges apochromatisches Objektiv, bestehend aus zwei sammelnden Linsen, die eine zerstreuende einschließen, bei dem die in Lichtrichtung gerechnet an letzter Stelle stehende Sammellinse mit der Zerstreuungslinse verkittet und dieses Kittglied von der anderen Sammellinse durch einen Luftabstand getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für die eine Sammellinse als auch für die Zerstreuungslinse Gläser verwendet sind, deren Abbesche Zahlen kleiner als 35 und deren relative Teildispersionen $ =

-größer als

1,61 sind, und daß ferner die Zerstreuungslinse gegen die eine der beiden Sammellinsen einen

= -33,497

Unterschied der Brechzahlen von weniger als 0,05 und gegen die andere Sammellinse von mehr als 0,1 für die gelbe Heliumlinie d besitzt.
2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die frei stehende sammelnde Linse diejenige mit der niedrigeren Brechzahl ist und daß diese Brechzahl größer als 1,6 und die Abbesche Zahl größer als 55 ist.
3. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabstand größer als 2% der Brennweite ist, vorzugsweise etwa 6% der Brennweite beträgt.
4. Objektiv nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenbrechkräfte (An/r) um je höchstens ±0,2// von den dem folgenden Zahlenbeispiel zu entnehmenden Werten abweichen:

Radien

T₁ = +0,48001·/
r₂= -0,80584·/

r₃= -o,5543i·/
r₄= +0,29427·/

r₅ = -33,497-f

Dicken

d_L = 0,057 · / / = 0,061 · / d₂ — 0,024 · / d₃ = 0,047 · /

% vd

1,6204 60,3

i,7552 27,5

1,7847 25,7

An/r + 1,2925//

+0,7699// -1,3624// +0,1002// +0,0234//

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 189255.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

© 509 656/225 1.56 (409 631/6 6.64)