ОПТИЧЕСКИЙ ДАЛЬНОМЕР Российский патент 1998 года по МПК G03B13/20 

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано для измерения расстояния до предметов с индикацией его величины при ориентации на местности, в туризме и других областях применений.

Наиболее близким по технической сущности является зеркальный фотоаппарат типа "Зенит" с длиннофокусным объективом, например, типа "Таир-3 С" (комплект "Фотоснайпер" производства Красногорского механического завода г. Красногорск, Московской области). После наводки на резкость фокусировкой объектива через видоискатель зеркального фотоаппарата величина расстояния до этого предмета считывается со шкалы дистанций, нанесенной на объективе.

Недостатками этого устройства являются малая точность определения дальности, ограничение дальней границы измеряемого расстояния оцифровкой на объективе (80 м для объектива "Таир-3 С"), ограниченное удобство считывания дистанции с прерыванием процесса наблюдения за предметом.

Это обусловлено конструктивными особенностями данного устройства, неопределенностью считывания конкретной дистанции по оцифрованной шкале расстояний на объективе, необходимостью прерывания процесса наблюдения через окуляр зеркального видоискателя для считывания дистанции на объективе.

Целью изобретения является повышение точности измерения расстояния до наблюдаемого предмета с сохранением возможности непрерывного наблюдения за предметом.

Эта цель достигается тем, что устройство содержит объектив, оборачивающую систему, сетку, расположенную в фокальной плоскости объектива, окуляр, мультискан, диафрагму для формирования светового пятна, блок управления цифроиндикаторами, цифроиндикаторы и оптическую систему для считывания показаний с цифроиндикаторов, при этом диафрагма жестко связана с объективом, а мультискан - с сеткой.

На чертеже дана схема предлагаемого оптического дальномера.

Дальномер содержит объектив 1, оборачивающую систему 2, сетку 3, окуляр 4, мультискан 5, диафрагму 6 с подсветкой 7, блок управления цифроиндикаторами, цифроиндикаторы 9, оптическую систему 10 для считывания значений дальности до предмета.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

Наводка на удаленный предмет производится перемещением объектива 1 до получения резкого изображения предмета на сетке 3. При этом объектив выдвигается от своего первоначального положения, соответствующего установке на бесконечность (Грейм И.А. Оптические дальномеры и высотомеры геометрического типа. М.: Недра, 1983, с. 38). Вместе с объективом перемещается диафрагма 6, которая совместно с подсветкой 7 формирует световое пятно на мультискане 5, неподвижном относительно сетки 3, Мультискан регистрирует положение энергетического центра светового пятна, выдавая выходной сигнал в виде аналогового напряжения, величина которого соответствует координате энергетического центра этого светового пятна. Выходное напряжение блоком 8 управления преобразуется в сигналы управления цифроиндикаторами 9. Дальность до предмета высвечивается на цифроиндикаторах 9 и вводится в поле зрения или наблюдается через оптическую систему 10 без прерывания процесса наблюдения за предметом.

Ошибка определения дальности складывается из ошибки наводки при фокусировании на удаленный предмет и ошибки считывания значения дальности. Ошибка наводки при фокусировании в известном устройстве и в предлагаемом дальномере одинакова и определяется апертурным углом в пространстве предметов и свойствами глаза (Г.В. Креопалова, Н. Л. Лазарева, Д. Т. Пуряев. Оптические измерения; Учебник для ВУЗОВ. - М.: Машиностроение, 1987, с. 15 - 17). Эта ошибка может быть уменьшена известными методами - использованием совместно с сеткой микрорастра (Шульман М.Я. Фотоаппараты. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1984, с. 56), фокусировочных клиньев (Грейм И.А. Оптические дальномеры и высотомеры геометрического типа. М.: Недра, 1983 с. 40-43) и др. Ошибка считывания значения дальности в известном устройстве определяется оцифровкой шкалы дистанций на объективе "Таир-3 С" и в диапазоне от 40 до 80 м (два последних индекса шкалы) в лучшем случае составит не менее 4 м (Под ред. П.П. Орнатского. Детали и механизмы приборов. Справочник. - Киев, Технiка, 1978, с. 353), для интервала 40 м и при максимально возможном значении К = 0,1. Ошибка считывания в предлагаемом устройстве определяется координатной чувствительностью, равной 0,2 мкм (для мультискана, выпускаемого предприятием АП НТЦ "Физимпэкс" при Физико-Техническом Институте им. А. Ф. Иоффе, г. Санкт - Петербург). Для расстояния до предмета 100 м величина подвижки объектива составит 0,9 мм при фокусном расстоянии F объектива типа "Таир-3 С", равном 300 мм (Грейм И.А. Оптические дальномеры и высотомеры геометрического типа. - М.: Недра, 1983, с.38), и при определении величины этой подвижки мультисканом с погрешностью 0,2 мкм отчет дальности по цифроиндикаторам составит 100,022 м (F²/(0,9 - 0,0002)), т.е. ошибка считывания уменьшается до 0,022 м.

Положительный эффект от предлагаемых технических решений заключается в повышении точности измерения расстояния до наблюдаемого предмета, в представлении величины измеряемой дальности в удобном для наблюдателя цифровом виде с сохранением возможности непрерывного наблюдения за предметом.

Оптический дальномер относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано для измерения расстояний до предметов с индикацией его величины при ориентации на местности и в других областях применения. Оптический дальномер содержит объектив, оборачивающую систему, сетку, окуляр, мультискан, диафрагму с подсветкой, блок управления цифроиндикаторами, цифроиндикаторы и оптическую систему для считывания дальности до предмета. Мультискан при перемещении объектива регистрирует положение энергетического центра светового пятна, выдавая выходной сигнал в виде аналогового напряжения, величина которого соответствует координате энергетического центра этого пятна. Изобретение позволяет повысить точность измерения расстояния до предмета и сохранить возможность непрерывного наблюдения за предметом. 1 ил.

Оптический дальномер, содержащий оптически связанные объектив, оборачивающую систему, сетку для фокусировки и окуляр, отличающийся тем, что он содержит мультискан, диафрагму с подвеской, цифроиндикаторы, блок управления цифроиндикаторами и оптическую систему для считывания показаний с цифроиндикаторов, при этом сетка расположена в фокальной плоскости объектива, мультискан жестко связан с сеткой, диафрагма с подсветкой жестко связаны с объективом и перемещаются вместе с ним при фокусировке на удаленный предмет, а мультискан электрически соединен с блоком управления цифроиндикаторами.