ВИЗИР С ПЕРЕМЕННЫМ УВЕЛИЧЕНИЕМ Российский патент 2000 года по МПК G02B23/02 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к прицелам, используемым при ведении прицельной стрельбы из оружия, или зрительным трубам, работающим в видимой области спектра излучения.

Известна оптическая система для прицельных приспособлений [1], которая построена по схеме: объектив, фокусирующий элемент, полевая линза, пара подвижных линз оборачивающей системы и окуляр. Данная схема имеет значительный продольный размер, L = 373,4 мм, при этом для изготовления силовой оптики требуется шесть марок стекла и семнадцать пробных стекол для изготовления радиусов линз. Все эти данные приведены без учета окуляра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является визир с переменным увеличением [2], содержащий объектив, панкратическую оборачивающую систему, состоящую из двух компонентов, коллективную линзу и окуляр. Данная схема также имеет продольный размер более 300 мм (L = 313,7 мм), при этом относительное отверстие объектива D_зр/f' = 1:3,5 и предел разрешения в центре углового поля при максимальном увеличении не более 10''. Видимое увеличение визира составляет Г = 3,0^x...9,0^x, заднее фокусное расстояние объектива f'= 141,9 мм, его относительное отверстие D_зр/f' = 1:3,5 и угловое поле в пространстве предметов 2 ω = 6,5^o...2,5^o.

Задачей данного изобретения является создание визира с переменным увеличением, имеющего продольную длину не более 300 мм с увеличенной светосилой объектива, при условии применения для изготовления оптики не более пяти марок стекол и достижения предела разрешения в центре углового поля при максимальном увеличении, не более 6'', при этом кратность изменения увеличений m = Г_max/Г_min не менее трех.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в визире с переменным увеличением, содержащем объектив, панкратическую оборачивающую систему, состоящую из двух компонентов, коллективную линзу и окуляр, в отличие от известного решения, в нем компоненты оборачивающей системы имеют одинаковую оптическую силу, и за плоскостью изображения объектива, перед оборачивающей системой дополнительно введен неподвижный полевой компонент, фокусное расстояние которого составляет от 1,0 до 1,3 фокусного расстояния компонента оборачивающей системы.

В визире полевой компонент может быть выполнен в виде склейки отрицательной и положительной линз, при этом имеют место следующие соотношения:
f'_ск/f'_1ск=-1.5...-1.3;
f'_ск/f'_2ск=2.1...2.3;
0.4≤ ν1_D/ν2_D ≤ 0.6.

где f'_ск, f'_1ск, f'_2ск - фокусные расстояния полевого склеенного компонента, отрицательной и положительной линз, составляющих этот компонент; ν1_D, ν2_D - коэффициенты дисперсии отрицательной и положительной линз.

В визире каждый из двух компонентов панкратической оборачивающей системы может содержать отрицательную и положительную линзы, фокусные расстояния которых удовлетворяют следующим условиям:
f'_об/f'_1об = -1.5...-1.3;
f'_об/f'_2об = 2.2...2.5,
где f'_об, f'_1об, f'_2об - фокусные расстояния склеенного компонента оборачивающей системы, отрицательной и положительной линз, составляющих этот компонент.

В визире окуляр может быть выполнен трехлинзовым, состоящим из отрицательной и двух положительных линз, изготовленных из одного материала, коэффициент дисперсии ν_D которого соответствует условию 50≤ ν_D ≤70.

В визире в плоскостях изображения объектива оборачивающей системы могут быть установлены сетки, которые нанесены на дополнительно введенные плоскопараллельные пластины и плоскую поверхность коллективной линзы.

На фигуре изображена оптическая схема визира с переменным увеличением и ход лучей в нем.

Визир содержит объектив 1, полевой компонент 2, панкратическую оборачивающую систему, состоящую из двух компонентов 4 и 5, коллективную линзу 6 и окуляр 7. Глаз наблюдателя располагается в выходном зрачке визира 8. На фигуре указан ход лучей в оптической схеме при 2 ω = 0^o. A - плоскость изображения объектива, B - плоскость изображения оборачивающей системы, в которых могут быть установлены сетки, нанесенные на плоскопараллельные пластины 9, 10. Видимое увеличение визира в пределах Г = 3.2^x...9.8^x устанавливается при изменении воздушных промежутков l₁, l₂, l₃. Размер l₄ соответствует постоянной диоптрийной установке окуляра 7 относительно плоскости B равной или (-0.75)±0.25 дптр, или 0.0 диоптрий. Размер L соответствует максимальному продольному размеру предложенного визира по его оптической оси.

В соответствии с предложенным решением был выполнен расчет варианта визира с переменным увеличением.

Конструктивные параметры оптической системы визира даны в таблице.

В этом примере видимое увеличение телескопической системы Г = 3.2^x... 9.8^x, заднее фокусное расстояние объектива f' = 119,7 мм его относительное отверстие D_зр/f' = 1:3, угловое поле в пространстве предметов 2ω = 7.6^o... 2.5^o. Выходной зрачок находится на расстоянии 70 мм от последней поверхности окуляра. Максимальный диаметр выходного зрачка D'_зр = 10.2...4 мм при увеличении Г = 3.2^x...9.8^x. Продольный размер визира в данном случае составляет L = 288,0 мм. Предел разрешения телескопической системы не более 6'' в центре углового поля при максимальном увеличении (Г = 9.8^x), при этом кратность изменения увеличений m = 3. Коэффициент пропускания оптики визира τ не менее 56%. Визир содержит восемь оптических компонентов, состоящих из тринадцати линз, для изготовления которых требуется пять наименований марок стекол и тринадцать пробных стекол при наличии двадцати одной преломляющей поверхности линз, что показывает высокий уровень унификации данного изделия.

Визир работает следующим образом: световой поток проходит через объектив 1 и фокусирует в плоскости изображения объектива A, после прохождения полевого компонента 2 и оборачивающей системы 3, состоящей из двух перемещающихся компонентов 4, 5, фокусируется в плоскости изображения оборачивающей системы B. Это промежуточное изображение наблюдается через коллективную линзу 6 и окуляр 7 глазом, расположенным в выходном зрачке 8 визира. В плоскостях изображения объектива A и оборачивающей системы B могут быть установлены сетки, нанесенные на плоскопараллельные пластины 9, 10 и плоскую поверхность коллективной линзы 6. Изменение видимого увеличения визира в пределах Г = 3.2^x...9.8^x происходит в результате дифференцированного перемещения компонентов 4, 5, которое приводит к изменению воздушных промежутков l₁, l₂, l₃, при этом плоскости изображения объектива A и оборачивающей системы B остаются в неизменном положении. В данной схеме визира окуляр 7 может иметь или постоянную диоптрийную установку на (-0.75)±0.25 дптр или иметь возможность диоптрийной подвижки всего окуляра на ±5 диоптрий.

Как показала практика работы с опытным образцом визира, изготовленного по данным конструктивным параметрам, полученные технические характеристики удовлетворяют его функциональному назначению.

Источники информации:
1. Патент США N 3045545, НКИ 359/422, 1962 г.

2. Визир с переменным увеличением "1П21", 1982 г, разработка Новосибирского приборостроительного завода. Схема оптическая. АЛЗ. 812. 124.

Визир содержит объектив, панкратическую оборачивающую систему, состоящую из двух компонентов, коллективную линзу и окуляр. Компоненты оборачивающей системы имеют одинаковую оптическую силу и за плоскостью изображения объектива введен неподвижный полевой компонент, фокусное расстояние которого составляет 1,0 - 1,3 фокусного расстояния компонента оборачивающей системы. Полевой компонент может быть выполнен в виде склейки отрицательной и положительной линз, при этом фокусные расстояния полевого склеенного компонента, отрицательной и положительной линз, составляющих этот компонент, и их коэффициенты дисперсии связаны между собой приведенными соотношениями. Каждый из двух компонентов панкратической оборачивающей системы может содержать отрицательную и положительную линзы, причем фокусные расстояния склеенного компонента оборачивающей системы, отрицательной и положительной линз, составляющих этот компонент, связаны между собой приведенными соотношениями. Окуляр может быть выполнен трехлинзовым, состоящим из отрицательной и двух положительных линз, изготовленных из одного материала, коэффициент дисперсии ν_D которого соответствует условию 50 ≤ν_D≤70. Обеспечивается уменьшение продольной длины при увеличении светосилы объектива. Используется не более пяти марок стекол и улучшается предел разрешения при кратности увеличения не менее трех. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Визир с переменным увеличением, содержащий объектив, панкратическую оборачивающую систему, состоящую из двух компонентов, коллективную линзу и окуляр, отличающийся тем, что компоненты оборачивающей системы имеют одинаковую оптическую силу и за плоскостью изображения объектива перед оборачивающей системой введен неподвижный полевой компонент, фокусное расстояние которого составляет 1,0 - 1,3 фокусного расстояния компонента оборачивающей системы. 2. Визир по п.1, отличающийся тем, что полевой компонент выполнен в виде склейки отрицательной и положительной линз, при этом имеют место следующие соотношения:
f'_ск/f'_1cr = -1,5 ... -1,3;
f'_ск/f'_2cr = 2,1 ... 2,3;
0,4 ≤ ν1_D/ν2_D≤ 0,6,
где f'_ск, f'_1cr, f'_2cr - фокусные расстояния полевого склеенного компонента, отрицательной и положительной линз, составляющих этот компонент;
ν1_D, ν2_D - коэффициенты дисперсии отрицательной и положительной линз. 3. Визир по п.1, отличающийся тем, что каждый из двух компонентов панкратической оборачивающей системы содержит отрицательную и положительную линзы, фокусные расстояния которых удовлетворяют условиям
f'_об/f'_1об = -1,5 ... -1,3;
f'_об/f'_2об = 2,2 ... 2,5,
где f'_об, f'_1об, f'_2об - фокусные расстояния склеенного компонента оборачивающей системы, отрицательной и положительной линз, составляющих этот компонент. 4. Визир по п.1, отличающийся тем, что окуляр выполнен трехлинзовым, состоящим из отрицательной и двух положительных линз, изготовленных из одного материала, коэффициент дисперсии ν_D которого соответствует условию 50 ≤ ν_D≤ 70.
5. Визир по п.1, отличающийся тем, что в плоскостях изображения объектива и оборачивающей системы установлены сетки, которые нанесены на дополнительно введенные плоскопараллельные пластины и плоскую поверхность коллективной линзы.