БИНОКЛЬ Российский патент 1998 года по МПК G02B23/02 G02B23/18 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при разработке зеркально-призменных зрительных труб и биноклей.

Создание телескопической системы (одного канала бинокля), дающей прямое изображение, требует введения между ее объективом и окуляром оборачивающей системы (М. М. Русинов. Композиция оптических систем.- Л.: Машиностроение, 1989, с.316).

Известны бинокли, содержащие линзовые объективы и окуляры и линзовые оборачивающие системы; такие бинокли имеют большую длину, а следовательно, завышенные массо-габаритные параметры. Известны более компактные бинокли с призменными оборачивающими системами (там же, с.317-319).

Известна зрительная труба, содержащая зеркальный объектив, линзовый окуляр и зеркальную оборачивающую систему, виньетирующую поле зрения объектива [1].

Известны осесимметричные телескопические системы с виньетированием поля зрения объектива за счет размещения отражающих поверхностей в центральной зоне (М.Д.Мальцев, Г.А.Каракулина. Прикладная оптика и оптические измерения. - М.: Машиностроение,1968, с.2620265).

Наиболее близкой к изобретению является зрительная труба, используемая в качестве бинокля и содержащая объектив, окуляр и размещенную между ними оборачивающую систему с оптической осью (ось симметрии дополнительного зеркала), расположенной под углом к оси визирования - оптической оси основного зеркала-объектива (заявка Франции N 2427625, МПК G 02 B 23/02, 1980 (прототип).

Часть деталей оборачивающей системы в этой зрительной трубе размещена в поле зрения основного объектива, что ведет к его виньетированию.

Технической задачей данного изобретения является исключение виньетирования полей зрения объективов бинокля.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном бинокле из двух оптических каналов, каждый из которых содержит оптически сопряженные объектив, оборачивающую систему и окуляр, объектив и окуляр выполнены в виде блоков из сферопризмы и дополнительной призмы, а оборачивающая система выполнена в виде одиночной прямоугольной призмы.

Такое техническое решение является новым, неизвестным в практике оптического приборостроения. Существенность отличительных признаков заключается в том, что несмотря на известность отдельных элементов бинокля, рассмотренных выше, при их введении в указанной связи бинокль проявляет новые свойства: устраняется виньетирование полей зрения объективов, что позволяет более эффективно использовать световую энергию от объектов наблюдения. Изобретение является промышленно применимым из-за простоты конструкции и известности технологических процессов изготовления деталей бинокля и его сборки. Это решение предполагает использование комплектующих деталей и современных материалов, серийно освоенных отечественной промышленностью. По сравнению с обычными призменными биноклями в предлагаемом техническом решении значительно уменьшен габаритный размер бинокля в направлении оси визирования.

На чертеже изображена принципиальная оптическая схема одного из каналов бинокля.

Каждый канал бинокля содержит объективный блок из сферопризмы 1 с зеркальной сферической поверхностью 2 и дополнительной призмы 3, отделенной от сферопризмы 1 тонкой воздушной прослойкой, оборачивающую систему в виде одиночной прямоугольной призмы 4 и окулярный блок, состоящий аналогично объективному блоку из призмы 5 и сферопризмы 6 с зеркальной сферической поверхностью 7. Ось 8 симметрии прямоугольной призмы 4 расположена под углом к оси 9 визирования (преимущественно под углом, близким к 90^o).

Бинокль работает следующим образом. Световой центральный луч (ось канала) входит в сферопризму 1 объективного блока перпендикулярно входной грани, затем отражается от гипотенузной грани этой призмы и направляется к зеркальной сферической поверхности 2, наклоненной к лучу на некоторый угол. После отражения от поверхности 2 луч проходит через гипотенузную грань сферопризмы 1 (так как угол падения луча на эту грань становится меньше угла полного внутреннего отражения), далее идет через тонкую воздушную прослойку в дополнительную призму 3 и в оборачивающую призму 4 с двумя отражениями. При выходе из призмы 4 луч проходит (аналогично объективному блоку) через дополнительную призму 5 и гипотенузную грань сферопризмы 6 окулярного блока и падает на наклонную зеркальную сферическую поверхность 7, отразившись от которой луч,попадает на гипотенузную грань сферопризмы 6 под углом, большим угла полного внутреннего отражения, вследствие чего он отражается и выходит из сферопризмы 6 по направлению, совпадающему с осью визирования 9.

В конструкции бинокля предусмотрено исправление аберраций:
- исправление наклонного астигматизма обеспечивается тем, что углы наклона сферических поверхностей 2 и 7 сферопризм объектива и окуляра по отношению к оптической оси каждого канала бинокля одинаковы по абсолютной величине;
- исправление продольного астигматизма и комы обеспечивается соответствующим наклоном оборачивающей призмы 4 или приданием небольшой клиновидности воздушной прослойке между призмами 1 и 3 в объективном блоке.

Пример конкретного выполнения бинокля.

Заявителем был рассчитан бинокль, который имеет следующие основные характеристики:
увеличение - 6^x;
размеры входного зрачка - 24х30 мм;
угловое поле зрения в пространстве предметов - 6^o;
угловое поле зрения в пространстве изображений - 36^o;
фокусное расстояние объективного блока - 84 мм;
фокусное расстояние окулярного блока - 14 мм;
размер выходного зрачка - 4х5 мм;
удаление выходного зрачка - 8 мм.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при разработке зрительных труб и биноклей. Каждый канал бинокля содержит объективный блок из сферопризмы 1 с зеркальной сферической поверхностью 2 и дополнительной призмы 3, отделенной от сферопризмы 1 тонкой воздушной прослойкой, оборачивающей прямоугольную призму 4 и окулярный блок, состоящий аналогично объективному блоку из призмы 5 и сферопризмы 6 с зеркальной сферической поверхностью 7. Ось 8 симметрии прямоугольной призмы 4 расположена под углом к оси 9 визирования. 1 с.и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Бинокль, состоящий из двух оптических каналов, каждый из которых содержит оптически сопряженные объектив, оборачивающую систему и окуляр, отличающийся тем, что в нем объектив и окуляр выполнены в виде блоков из сферопризмы и дополнительной призмы, а оборачивающая система выполнена в виде одиночной прямоугольной призмы. 2. Бинокль по п.1, отличающийся тем, что углы наклона сферических поверхностей сферопризм объектива и окуляра по отношению к оптической оси каждого канала бинокля одинаковы по абсолютной величине.