ОКУЛЯР С УДАЛЕННЫМ ЗРАЧКОМ Российский патент 2003 года по МПК G02B25/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в окулярах ночных зрительных труб.

Известны конструкции окуляров, состоящие из трех компонентов, описанные, например, в патенте США 3888567, МПК G 02 B 9/22, опубликованном 01.05.1974 г. , патенте США 3975088, МПК G 02 B 3/00, 9/12, 25/00, опубликованном 17.08.1976 г. , патенте США 5815317, МПК G 02 B 25/00, опубликованном 29.09.1998 г. , заявке Японии 07-311357, МПК G 02 B 25/00, опубликованной 28.11.1995 г. , заявке Японии 08-327894, МПК G 02 B 25/00, опубликованной 13.12.1996 г.

Наиболее близким аналогом к заявляемому является окуляр, описанный в патенте США 4099842, МПК G 02 B 9/30, 9/34, опубликованном 01.05.1978 г. Он содержит три положительных компонента, причем первый компонент представляет собой одиночный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, второй компонент - склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, третий компонент - одиночный мениск, обращенный вогнутостью к глазу. Указанный окуляр имеет относительное отверстие 1: 3,6, малое удаление выходного зрачка от последней поверхности равное 0,84f (f - фокусное расстояние окуляра), а также недостаточное исправление сферической аберрации, равной 1,5 миллиметра.

Задачей изобретения является создание окуляра с повышенными техническими характеристиками.

Технический результат - увеличение удаления выходного зрачка до величины не менее 2,5f, относительного отверстия D/f= 1: 3,5, при одновременном уменьшении сферической аберрации. Он достигается созданием окуляра с удаленным зрачком, состоящим из трех положительных, последовательно расположенных от предмета компонентов, при этом первый компонент - мениск, обращенный вогнутой поверхностью к предмету, второй компонент - склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, в отличие от известного, последний компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, фокусное расстояние которой определяется как
0,9 S'_p≤f_III≤1,2 S'_p,
при этом соблюдаются соотношения:
1,2f≤f_I≤1,6f,
-0,9f≤R₂≤-0,5f,
5≤R₁/R₂≤8,
0,6≤-R₆/R₇≤1,4,
1,8≤f_III/f_I≤2,2,
6≤R₄×(ν₂-ν₃)/R₅≤12,
где S'_p - удаление выходного зрачка,
f_I, f_III - фокусные расстояния первого и третьего компонентов,
f - фокусное расстояние окуляра,
R₁, R₂, R₄, R₅, R₆, R₇ - радиусы кривизны линз первого, второго и третьего компонентов,
ν₂,ν₃ - число Аббе материалов линз второго компонента.

На фиг.1 изображена оптическая схема окуляра, на фиг.2 - график продольной сферической аберрации и на фиг.3 - графики кривизны и дисторсии.

Окуляр с удаленным зрачком (фиг.1) состоит из трех положительных последовательно расположенных по ходу луча от предмета компонентов. Первый компонент - одиночный мениск 1, обращенный вогнутой поверхностью к предмету. Второй компонент - склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы 2 и отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к предмету. Третий компонент - двояковыпуклая линза 4.

Окуляр работает следующим образом: свет от предмета, расположенного на конечном расстоянии от первого компонента, проходит, преломляясь, через линзы 1, 2, 3, 4 окуляра и формирует в бесконечно удаленной плоскости изображение. При расположении глаза в выходном зрачке просматривается все поле с наименьшим виньетированием.

В соответствии с предложенным техническим решением рассчитан вариант окуляра с удаленным зрачком для фокусного расстояния f=100 миллиметров, конструктивные данные которого приведены в таблице.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено достижение технического результата: получен окуляр с удаленным выходным зрачком (вынос выходного зрачка 2,59f) с угловым полем в пространстве изображения 27^o. Окуляр в обратном ходе лучей при относительном отверстии D/f=1:3,5 имеет сферическую аберрацию 0,4 миллиметра и дисторсию 0,8% в спектральном диапазоне (0,48-0,55-0,65) мкм.

Окуляр содержит три компонента, первый из которых - мениск, обращенный вогнутостью к предмету, второй - склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а третий - двояковыпуклая линза. При этом фокусные расстояния компонентов и их радиусы кривизны связаны соотношениями, приведенными в формуле изобретения. Обеспечивается увеличение удаления выходного зрачка и относительного отверстия при одновременном уменьшении сферической аберрации. 3 ил., 1 табл.

Окуляр с удаленным выходным зрачком, состоящий из трех положительных, последовательно расположенных от предмета компонентов, при этом первый компонент - мениск, обращенный вогнутостью к предмету, второй компонент - склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, отличающийся тем, что третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, фокусное расстояние которой определяется как
0,9S'_p≤f'_III≤1,2S'_p,
при этом соблюдаются соотношения
1,2f'≤f'₁≤1,6f';
-0,9f'≤R₂≤-0,5f';
5≤R₁/R₂≤8;
0,6≤-R₆/R₇≤1,4;
1,8≤f'_III/f'₁≤2,2;
6≤R₄×(ν₂-ν₃)/R₅≤12,
где S'_p - удаление выходного зрачка;
f'_I, f'_III - фокусные расстояния первого и третьего компонентов;
f' - фокусное расстояние окуляра;
R₁, R₂, R₄, R₅, R₆, R₇ - радиусы кривизны линз первого, второго и третьего компонентов;
ν₂, ν₃ - число Аббе материалов линз второго компонента.