ОКУЛЯР Российский патент 2000 года по МПК G02B25/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно окулярам, работающим в видимой области спектра, которые, в частности, могут использоваться в визирных устройствах с электронно-оптическим преобразователем (ЭОП).

При эксплуатации визирного устройства часто необходимо в плоскость предмета окуляра, например на экран ЭОП'а, вводить дополнительную информацию. Эта информация может иметь вид сетки, индекса или другой разметки наблюдаемого изображения. Для ввода дополнительной информации требуется проекционное устройство, позволяющее в процессе эксплуатации визира изменять характер вводимой информации, ее цвет и уровень подсветки. Дополнительная информация от проекционного устройства может вводиться в плоскость предмета окуляра через светоделительную призму, что требует увеличенного переднего фокального отрезка окуляра.

Известен светосильный трехкомпонентный окуляр [1], имеющий угол поля в пространстве изображения 2ω = 34,2^o и передний фокальный отрезок Sf, равный 0,58f'_ок, где f'_ок - фокусное расстояние окуляра, что является недостаточным для установки светоделительной призмы перед ним. К тому же дисторсия на краю поля ΔY составляет (-6,3)%, что искажает изображение предмета и сетки.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является оптическая схема, приведенная в [2], которая состоит из трех компонентов: первый - положительный, выполненный в виде склейки, состоящей из отрицательной и положительной линз; второй и третий компоненты - двояковыпуклая положительная и отрицательная линзы. При этом угол поля зрения в пространстве изображения 2ω равен 25^o и диаметр выходного зрачка D_зр равен 3 мм. Информация по величине переднего фокального отрезка в описании изобретения отсутствует. Параметры этой оптической системы недостаточны для условий работы в визирном устройстве.

Задачей изобретения является создание окуляра, имеющего угол поля зрения 2ω до 40^o, относительно отверстия D_зр/f' не менее 1:5, удаление выходного зрачка диаметром D_зр, равным 6 мм, на расстояние S'p' не менее 0,8 f'_ок и величиной переднего фокального отрезка не менее 0,7f'_ок при условии получения величины дисторсии ΔY на краю поля зрения не более 4%. При этом окуляр должен быть изготовлен не более чем из четырех линз, выполненных из материала не более трех наименований.

Технический результат заключается в создании трехкомпонентного, четырехлинзового окуляра с фокусным расстоянием f'_ок = 26,1 мм, имеющего угол поля зрения 2ω = 39,8^o, относительное отверстие D_зр/f'=1:4,3, при этом удаление выходного зрачка диаметром D_зр = 6 мм на расстояние S'_р составляет 0,9 f'_ок, а величина переднего фокального отрезка Sf' - 0,8 f'_ок при условии получения величины дисторсии ΔY на краю поля зрения, равной 3,9%.

Сущность изобретения заключается в том, что в окуляре, содержащем три компонента, первый - положительный склеенный, состоящий из отрицательной и положительной линз, второй и третий - положительная и отрицательная линзы, в отличие от известного решения положительные линзы выполнены из одного материала, причем его коэффициент дисперсии ν_D не менее 45,0, а отрицательные линзы выполнены из материала с коэффициентом дисперсии ν_D не более 30,0, при этом оптические силы склеенного компонента и одиночных линз выбирается из условий:
ϕ₁ = 0,40...0,60ϕ_ок;
ϕ₂ = 0,60...0,70ϕ_ок;
ϕ₃ = -0,25...-0,35ϕ_ок;
где: ϕ_ок - оптическая сила окуляра;
ϕ₁, ϕ₂, ϕ₃ - оптические силы склеенного компонента, одиночных положительной и отрицательной линз окуляра.

Окуляр имеет возможность отображения вспомогательной информации в его предметную плоскость через дополнительно введенную светоделительную призму, расположенную перед склеенным компонентом.

На фиг. 1 изображена оптическая схема окуляра; на фиг. 2 приведен ход лучей в оптической схеме окуляра по первому варианту расчета; на фиг. 3 представлен ход лучей в оптической схеме окуляра по второму варианту расчета.

Оптическая схема предлагаемого окуляра (фиг. 1-3) состоит из трех компонентов, первый из которых - склеенный, состоящий из отрицательной 1 и положительной 2 линз, второй и третий - положительная 3 и отрицательная 4 линзы. Изображение сетки или иной другой информации отображается в предметной плоскости А окуляра, расположенной, например, на экране ЭОП'а 5, через призму 6 проекционным устройством 7. Глаз наблюдателя находится в выходном зрачке окуляра 8.

В соответствии с предложенным решением был выполнен расчет двух конкретных вариантов окуляра. Данный окуляр рассчитывался в обратном ходе совместно с призмой для спектрального интервала излучения λ₁-λ₂ = 0,486...0,656 мкм.

Первый вариант (фиг.2) окуляра имеет следующие конструктивные параметры (см. таблицу 1).

Второй вариант (фиг. 3) окуляра имеет следующие конструктивные параметры (см. таблицу 2).

Как показала практика работы с опытными образцами окуляра, изготовленного по данным конструктивным параметрам, эти технические характеристики вполне удовлетворяют его функциональному назначению.

Окуляр работает следующим образом: световой поток от предметной плоскости А окуляра проходит поочередно через линзы 1-4 и попадает в глаз наблюдателя, находящийся в выходном зрачке окуляра 8. Совместно с предметом имеется возможность наблюдения дополнительной информации, например сетка, которая через светоделительную призму 6 отображается проекционным устройством 7. Для обеспечения резкости изображения при работе с глазом обеспечена диоптрийная подвижка всем окуляром на ± 4 диоптрии.

Источники информации:
1. Патент России N 2042971, G 02 B 25/00, опуб. 27.08.95 г., Б.И. N 24.

2. А.с. N 1089538, G 02 B 25/00, опуб. 30.04.84 г., Б.И. N 16.

Окуляр содержит три компонента, первый из которых - положительный, склеенный из отрицательной и положительной линз, второй и третий - положительная и отрицательная линзы. Положительные линзы выполнены из одного материала, коэффициент дисперсии которого не менее 45,0. Отрицательные линзы выполнены из материала с коэффициентом дисперсии не более 30,0. Оптические силы склеенного компонента и одиночных линз выбираются из приведенных соотношений, связывающих оптические силы окуляра, склеенного компонента, одиночных положительной и отрицательной линз. В окуляр может быть введена светоделительная призма, расположенная перед склеенным компонентом. Обеспечивается создание окуляра с заданными параметрами не более чем из четырех линз, выполненных из материала не более трех наименований. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

1. Окуляр, содержащий три компонента, первый - положительный склеенный, состоящий из отрицательной и положительной линз, второй и третий - положительная и отрицательная линзы, отличающийся тем, что положительные линзы выполнены из одного материала, причем его коэффициент дисперсии ν_D не менее 45,0, а отрицательные линзы выполнены из материала с коэффициентом дисперсии ν_D не более 30,0, при этом оптические силы склеенного компонента и одиночных линз выбираются из условий
ϕ₁= 0,40...0,60ϕ_ок,
ϕ₂= 0,60...0,70ϕ_ок,
ϕ₃= -0,25...0,35ϕ_ок,
где ϕ_ок - оптическая сила окуляра;
ϕ₁, ϕ₂, ϕ₃ - оптические силы склеенного компонента, одиночных положительной и отрицательной линз. 2. Окуляр по п. 1, отличающийся тем, что в него дополнительно введена светоделительная призма, расположенная перед склеенным компонентом.