КОЛЛИМАЦИОННЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 1997 года по МПК G02B9/34 G02B27/30 

Изобретение относится к объективам, а именно к коллимационным объективам, может быть использовано в бинокулярных системах визирования и применено в геодезии, астрономии, военной и спортивно-стрелковой технике, в навигационном приборостроении, медицине и робототехнике.

Известен объектив коллиматора для оптического визирования и юстировки, состоящий из положительной линзы или линзовой системы [1] Т.к. объектив работает с бинокулярной системой зрения человека, при визировании возникает ошибка из-за параллакса, которая в данном случае не компенсируется.

Наиболее близким по конструктивному выполнению является коллимационный объектив [2] содержащий четыре компонента, первый из которых двояковыпуклая линза, второй и третий одиночные мениски, а четвертый двояковыпуклая линза.

Технический результат от использования коллимационного объектива, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением, заключается в повышении точности визирования и расширении тактических характеристик бинокулярных систем визирования.

Для достижения данного технического результата в объективе, состоящем из четырех компонентов, мениск второго компонента выполнен положительным, третьего отрицательным и обращены они выпуклостями друг к другу, а двояковыпуклая линза первого компонента обращена поверхностью с большим радиусом к предмету. При этом выполняются определенные соотношения между некоторыми параметрами.

На фиг. 1 представлена оптическая схема объектива с компенсацией параллакса; на фиг. 2 схема, иллюстрирующая параллактическое смещение изображения визирной марки.

Из фиг. 1 видно, что объектив состоит из четырех расположенных последовательно вдоль оптической оси линзовых компонентов.

Компонент 1 представляет из себя двояковыпуклую линзу с равными радиусами R1, R2 и толщиной D1. Компонент 2 положительный мениск, вогнутыми поверхностями обращенный в сторону предмета, с радиусами R3, R4 и толщиной D3, отстоящий на расстоянии D2 от компонента 1. Компонент 3 отрицательный мениск, вогнутыми поверхностями обращенный в сторону изображения, с радиусами R5, R6 и толщиной D5, расположенный на расстоянии D4 от второго компонента. И четвертый компонент двояковыпуклая линза с радиусами R7, R8, толщиной D7, поверхностью большего радиуса, обращенную в сторону предмета и отстоящую на расстоянии D6 от третьего компонента. Геометрические параметры компонентов объектива связаны соотношениями:
D6/D4 50±10%
D2/D6 4±15%
R8/R7 1±10%
(R4+R2)/R6 1,75±10%
D7/D5 3±15%
D3/D1 1±10%
Оптические характеристики объектива:
F'-50; 2ω - 10⁰; D/F'-1:1
На фиг. 2 пунктирной линией указано смещенное положение глаза относительно объектива. При некомпенсированном параллаксе изображения визирной марки и объектива совмещены, когда оптическая ось ориентирована вдоль линии 13. Линия 12 соответствует действительному направлению на объект, Δ ошибка визирования.

Работа объектива в бинокулярных системах визирования основана на использовании бинокулярного зрения человека. В фокальной плоскости объектива размещена визирная марка, изображение которой строится в бесконечности. Наблюдатель одним глазом обозревает поле мишени, а вторым смотрит в объектив визирного устройства и видит изображение марки. При наложении изображения марки на выбранную цель происходит ориентация оптической оси визирного устройства на цель. Насколько точно направленность оптической оси совпадает с действительным направлением на цель определяет положение глаза наблюдателя относительно объектива устройства. При любом положении глаза, когда его ось не совпадает с оптической осью объектива, наблюдается параллактическое смещение изображения визирной марки относительно цели. Из условия минимизации средне-квадратической погрешности прицеливания по трассе в объективе проведена коррекция аберраций, при которой параллактическое смещение изображения визирной марки компенсируется ее аберрационным смещением. Это справедливо для марки любой формы, когда ее угловой размер не превышает 10^o. Эта задача решается заданием геометрических параметров воздушных линз, образованных между компонентами объектива.

Предусмотрено решение вопросов, возникающих при конструировании самих визирных устройств. Для этого наложены ограничения на рабочий отрезок объектива: не менее 20 мм.

Использование: в бинокулярных системах визирования в геодезии, астрономии, военной и спортивно-стрелковой технике, в навигационном приборостроении, медицине и робототехнике. Сущность изобретения: объектив содержит четыре установленных последовательно вдоль оптической оси линзовых компонента, первый из которых двояковыпуклая линза, второй - положительный мениск, третий - отрицательный мениск, четвертый - двояковыпуклая линза. При этом выполняются определенные соотношения между параметрами системы. 2 ил.

Коллимационный объектив, содержащий четыре компонента, первый из которых двояковыпуклая линза, второй и третий одиночные мениски, а четвертый - двояковыпуклая линза, отличающийся тем, что мениск второго компонента выполнен положительным, третьего отрицательным и обращены они выпуклостями друг к другу, а двояковыпуклая линза первого компонента обращена поверхностью с большим радиусом к предмету, при этом выполняются соотношения
d6/d4 50 ± 10%
d2/d6 4 ± 15%
R8/R7 1 ± 10%
(R4 + R2)/R6 1,75 ± 10%
d7/d5 3 ± 15%
d3/d1 1 ± 10%
где d6, d4, d2 расстояния между третьим и четвертым, вторым и третьим и первым и вторым компонентами соответственно;
R8, R7 радиусы кривизны четвертого компонента;
R4, R2, R6 радиусы кривизны поверхностей второго, первого и третьего компонентов соответственно;
d7, d5, d3, d1 толщины линз четвертого, третьего, второго и первого компонентов соответственно.