ЗРИТЕЛЬНАЯ ТРУБА Российский патент 1995 года по МПК G02B23/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению.

Известны в оптическом приборостроении зрительные трубы, использующие зеркально-линзовую систему. Так, в [1] показана зрительная труба, содержащая зеркально-линзовый монолитный объектив с промежуточным изображением и окуляр.

Недостатками конструкции являются недостаточное качество изображения по полю зрения, отсутствие конструктивных элементов, позволяющих устранить паразитные засветки для видимых увеличений меньше 15-20 крат, большая масса из-за монолитного объектива, сложность и длительность изготовления, большая материалоемкость, высокая себестоимость изготовления.

Наиболее близким техническим решением является конструкция телескопа [2] содержащая зеркально-линзовый объектив с промежуточным изображением, выполненный в виде отрицательного мениска с вогнутой поверхностью, направленной к пространству изображений, первичного вогнутого сферического зеркала с центральным отверстием, направленного к пространству предметов, вторичного вогнутого сферического зеркала, направленного вогнутостью к пространству изображения и двух внутренних бленд, одна из которых установлена перед первичным зеркалом, а вторая за вторичным зеркалом и окуляр.

Недостатками этой конструкции являются недостаточное качество изображения по полю зрения, а именно невозможность исправить хроматизм положения и увеличение при больших относительных отверстиях первичного зеркала, значительные астигматизм и кривизна изображения, наличие паразитных засветок, что приводит к низкому качеству изображения по полю зрения и необходимости уменьшить поле зрения.

Целью изобретения является повышение качества изобpажения по полю зрения.

Цель достигается тем, что в зрительной трубе, содержащей зеркально-линзовый объектив, выполненный в виде отрицательного мениска с вогнутой поверхностью, обращенной к пространству изображений, первичного вогнутого сферического зеркала с центральным отверстием, обращенного вогнутостью к пространству предметов, вторичного вогнутого сферического зеркала, обращенного вогнутостью к пространству изображений, и двух внутренних бленд, одна из которых установлена перед первичным зеркалом, а вторая за вторичным зеркалом, а также окуляр, введены дополнительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, с оптической силой в пределах от -0,1 до +0,1 оптической силы первичного зеркала объектива и установленный между отрицательным мениском и вторичным зеркалом объектива, а также наружная бленда, размещенная перед объективом, причем мениски выполнены с суммарной отрицательной оптической силой, имеющей величину в пределах от 0,02 до 0,02 оптической силы первичного зеркала объектива, разность коэффициентов дисперсии материалов отрицательного и дополнительного менисков не менее 10, вторичное зеркало объектива выполнено с оптической силой от -2,4 до -5 оптической силы первичного зеркала объектива и линейным увеличением в пределах от -3 до -6 и установлено на расстоянии от первичного зеркала объектива в пределах от 1,2 до 1,8 фокусного расстояния первичного зеркала.

На фиг.1 приведена структурная схема; на фиг.2-4 графики аберраций.

Зрительная труба содержит зеркально-линзовый объектив, выполненный в виде отрицательного мениска 1 с вогнутой поверхностью, направленной к пространству изображений, дополнительного мениска 2 с вогнутостью, направленной к пространству изображения, установленного за отрицательным первым мениском 1, первичного сферического вогнутого зеркала 3 с центральным отверстием, обращенного вогнутостью к пространству предметов, вторичного сферического зеркала 4 вогнутого, обращенного вогнутостью к пространству изображений, и окуляра 5. Перед первичным зеркалом 3 размещена внутренняя бленда 6, за вторичным зеркалом 4 установлена вторая внутренняя бленда 7, а перед отрицательным первым мениском установлена третья бленда 8, которая является наружной.

Устройство работает следующим образом.

Объектив строит прямое изображение, рассматриваемое в окуляр 5. Аберрации объектива зрительной трубы компенсируются аберрациями окуляра 5. Параметры объектива и его компоненты имеют следующие соотношения. Дополнительный мениск 2 выполнен с оптической силой в пределах от -01, до +01, оптической силы первичного зеркала 3 объектива. Суммарная оптическая сила менисков 1,2 отрицательная и имеет величину в пределах от 0,02 до 0,2 оптической силы первичного зеркала 3 объектива. Разность коэффициентов дисперсии материалов отрицательного 1 и дополнительного 2 менисков имеет величину не менее 10. Вторичное зеркало 4 объектива выполнено с оптической силой от -2,4 до -5 оптической силы первичного зеркала 3 объектива и с линейным увеличением в пределах от -3 до -6 и установлено на расстоянии от первичного зеркала 3 в пределах от 1,2 до 1,8 фокусного расстояния первичного зеркала 3. Положительный окуляр 5 имеет аберрационные характеристики, соответствующие третьей сумме Зейделя меньше минус 0,1 и четвертой суммы Зейделя больше 0,5.

В качестве примера приведем оптимальные параметры зрительной трубы: Г 9*, увеличение зрительной трубы, диаметр входного зрачка равен 27 мм (D), вынос входного зрачка S_р 10 мм, f_ок' 22,5 мм (фокусное расстояние окуляра), поле зрения 2β 3,2^о. Сферическая аберрация менее 1 дптр фиг.2 (менее 1,5'), хроматизм положения менее 1', коэффициент изопланатичности менее 0,2% хроматизм увеличения менее 1', астигматизм менее 1 дптр фиг.3. Дисторсия менее 6% фиг. 4. Волновые аберрации для спектрального диапазона 460-640 нм менее 0,3λ для центра поля зрения, а по всему полю зрения менее 1,5 λ угловые аберрации для центра менее 2', по всему полю зрения менее 4'. Аберрации в зрачках менее 0,3 мм. Расстояние от первой оптической поверхности до последней равно 120 мм. Оптическая сила второго дополнительного мениска 2 равна плюс 0,14. Суммарная оптическая сила менисков выполнена отрицательной и имеет величину 0,057 оптической силы первичного зеркала объектива. Материал оптических стекол выбран с коэффициентом дисперсии 36. Вторичное зеркало 4 имеет оптическую силу 3,12 от оптической силы первичного зеркала 3, линейное увеличение минус 4,04, расстояние до первичного зеркала равно 1,47 фокусного расстояния первичного зеркала 3. Диаметр корпуса зрительной трубы получен 35 мм, масса 120 г.

Улучшенное качество изображения по полю зрения, заключающееся в испарении астигматизма, кривизны, хроматизма увеличения изображений в зрительной трубе, устранение паразитных засветок как прямых, так и бликов первого порядка, а также наличие большого поля зрения малых габаритов и массы дают большое преимущество данного решения по сравнению с известными зрительными трубами, т.е. более промышленно применимы.

Использование: в оптическом приборостроении. Сущность изобретения заключается в том, что зрительная труба содержит зеркально-линзовый объектив, выполненный в виде двух менисков с вогнутыми поверхностями, направленными к пространству изображения, первичного сферического вогнутого зеркала, направленного к пространству изображения, вторичного сферического вогнутого зеркала и окуляра. В зрительной трубе установлены три бленды, две внутренние и одна наружная. Наружная расположена перед объективом. Одна внутренняя бленда расположена перед первичным зеркалом, а вторая внутренняя бленда - за вторичным зеркалом. Объектив в зрительной трубе строит промежуточное прямое изображение, рассматриваемое в окуляр. Второй мениск в объективе выполнен с оптической силой в пределах от -0,1 до +0,1 оптической силы первичного зеркала, суммарная оптическая сила менисков отрицательная и меет величину в пределах 0,02 - 0,2 оптической силы первичного зеркала. Разность частных дисперсий двух менисков имеет величину не менее 10, вторичное зеркало имеет величину оптической силы в пределах от -2,4 до -5 оптической силы первичного зеркала, линейное увеличение в пределах от -3 до -6 и расстояние до первичного зеркала в пределах от 1,2 до 1,8 фокусного расстояния первичного зеркала. Окуляр имеет аберрационные характеристики, соответствующие третьей сумме Зейделя меньше -0,1 и четвертой сумме Зейделя больше 0,5. 4 ил.

ЗРИТЕЛЬНАЯ ТРУБА, содержащая зеркально-линзовый объектив, выполненный в виде отрицательного мениска с вогнутой поверхностью, обращенной к пространству изображений, первичного вогнутого сферического зеркала с центральным отверстием, обращенного вогнутостью к пространству предметов, вторичного вогнутого сферического зеркала, обращенного вогнутостью к пространству изображений, и двух внутренних бленд, одна из которых установлена перед первичным зеркалом, а вторая за вторичным зеркалом, а также окуляр, отличающаяся тем, что в нее введены дополнительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, с оптической силой в пределах от -0,1 до + 0,1 оптической силы первичного зеркала объектива и установленный между отрицательным мениском и вторичным зеркалом объектива, а также наружная бленда, размещенная перед объективом, причем мениски выполнены с суммарной отрицательной оптической силой, имеющей величину 0,02 0,2 оптической силы первичного зеркала объектива, разность коэффициентов дисперсии материалов отрицательного и дополнительного менисков не менее 10, вторичное зеркало объектива выполнено с оптической силой от 2,4 до 5 оптической силы первичного зеркала объектива и линейным увеличением от 3 до 6 и установлено на расстоянии от первичного зеркала объектива от 1,2 до 1,8 фокусного расстояния первичного зеркала.