БИНОКУЛЯРНАЯ НАБЛЮДАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2003 года по МПК G02B23/18 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при создании биноклей и зрительных труб большого увеличения.

Известен бинокль SU 1432441, G 02 B 23/02, содержащий объектив из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, призменную оборачивающую систему и окуляр из трех компонентов, первый из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к объекту, второй - положительный двухсклееный, третий - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

Уменьшение продольных габаритов бинокля достигается за счет применения в качестве объектива бинокля телеобъектива, состоящего из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, разделенных между собой воздушным промежутком.

Для обеспечения требований по центровке такого объектива бинокля необходимо каждую из его линз центрировать в своих оправах, что значительно усложняет конструкцию бинокля.

Цель изобретения: уменьшение габаритов и упрощение конструкции бинокля большого увеличения.

Для достижения этой цели предлагается бинокль, в котором объектив, выполненный из склеенных между собой двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к объекту, совместно с призменной оборачивающей системой, создает прямое изображение в плоскости полевой диафрагмы.

Изображение рассматривается с помощью окуляра, выходной зрачок которого формируется апертурной диафрагмой, расположенной на входной поверхности призменной оборачивающей системы. Окуляр состоит из трех компонентов, первый из которых - плосковыпуклая линза, обращенная плоской поверхностью к предмету, второй выполнен из склеенных между собой отрицательной плосковогнутой линзы, обращенной плоской поверхностью к предмету и положительной линзы, третий - плосковыпуклая линза, обращенная плоской поверхностью к глазу, причем имеют место следующие соотношения:
2f'<f₁'<4f'; 11f'<f₂'<18f'; 1,2f'<f₃'<1,7f'; 1,1f'<∑d<1,5f';
где f' - фокусное расстояние окуляра,
f₁' - фокусное расстояние 1 компонента окуляра,
f₂' - фокусное расстояние 2 компонента окуляра,
f₃' - фокусное расстояние 3 компонента окуляра,
∑d - суммарная толщина линз и воздушных промежутков окуляра.

Сущность изобретения состоит в том, что выполнение бинокулярной наблюдательной системы в предлагаемом виде позволяет достичь увеличенного отношения (более 0,88) удаления выходного зрачка окуляра бинокля, сформированного апертурной диафрагмой, расположенной на входной поверхности призменной оборачивающей системы, к величине фокусного расстояния окуляра, что позволяет использовать окуляр при малых величинах его фокусного расстояния и создавать оптические схемы биноклей большого увеличения с уменьшенными габаритами, сохраняя приемлемым удаление выходного зрачка.

На фиг. 1 представлена оптическая схема бинокля, состоящая из объектива бинокля (1), выполненного из склеенных между собой двояковыпуклой линзы (5) и отрицательного мениска (6), обращенного выпуклостью к объекту, призменной оборачивающей системы, например, Порро I вида (2), апертурной диафрагмы (3), расположенной на входной ее грани, и окуляра (4), состоящего из трех компонентов, первый из которых - плосковыпуклая линза (7), обращенная плоской поверхностью к предмету, второй выполнен из склеенных между собой отрицательной плосковогнутой линзы (8), обращенной плоской поверхностью к предмету и положительной линзы (9), третий - плосковыпуклая линза (10), обращенная плоской поверхностью к глазу, причем имеют место следующие соотношения:
2f'<f₁'<4f'; 11f'<f₂'<18f'; 1,2f'<f₃'<1,7f'; l,2f'<∑d<1,6f';
где f' - фокусное расстояние окуляра,
f₁' - фокусное расстояние 1 компонента окуляра,
f₂' - фокусное расстояние 2 компонента окуляра,
f₃' - фокусное расстояние 3 компонента окуляра,
∑d - суммарная толщина линз и воздушных промежутков окуляра.

Объектив (1) совместно с призменной оборачивающей системой Порро I вида (2) формирует прямое изображение в плоскости полевой диафрагмы (3), которое через окуляр (4) рассматривается глазом наблюдателя.

Апертурная диафрагма бинокля (3), расположенная, например, на входной грани призменной оборачивающей системы Порро I вида, изображается окуляром (4) в плоскости выходного зрачка.

Выполнение окуляра в предложенном виде и расположение апертурной диафрагмы на призменной оборачивающей системе Порро I вида позволяет достигать отношения величины удаления выходного зрачка к величине фокусного расстояния окуляра более 0,88, что позволяет создавать оптические схемы биноклей большого увеличения с уменьшенными габаритами.

С использованием предложенного технического решения изготовлен бинокль со следующими техническими характеристиками:
увеличение 20^х;
поле зрения 3,5^o;
диаметр выходного зрачка 2,5 мм;
удаление выходного зрачка 9,1 мм;
длина оптической системы 151 мм;
фокусное расстояние окуляра 9,68 мм;
длина хода призменной оборачивающей системы 90 мм.

Качество изображения, создаваемого биноклем, характеризуется следующими величинами:
сферическая аберрация 3',
хроматизм положения 5',
кривизна изображения не более 3 дптр,
астигматизм не более 9 дптр,
дисторсия 3%,
хроматизм увеличения 5'.

Бинокулярная наблюдательная система содержит объектив, состоящий из склеенных между собой двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, призменную оборачивающую систему и окуляр из трех компонентов. Первый компонент окуляра - плосковыпуклая, обращенная плоской поверхностью к предмету линза, второй выполнен из склеенных между собой отрицательной и положительной линз, третий - плосковыпуклая линза, обращенная плоской поверхностью к глазу. Отрицательная линза второго компонента окуляра выполнена плосковогнутой, обращенной плоской поверхностью к предмету. Апертурная диафрагма расположена на входной поверхности или между компонентами призменной оборачивающей системы. Выполняются следующие соотношения: 2f'<f₁'<4f'; 11f'<f₂'<18f'; 1,2f'<f₃'<1,7f'; 1,2f'<Σd<1,6f', где f' - фокусное расстояние окуляра; f₁', f₂', f₃' - фокусные расстояния 1, 2 и 3 компонентов окуляра; Σd - суммарная толщина линз и воздушных промежутков окуляра. Обеспечивается существенное уменьшение габаритов приборов с большим увеличением. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Бинокулярная наблюдательная система, содержащая объектив, состоящий из склеенных между собой двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, призменную оборачивающую систему, апертурную диафрагму и окуляр из трех компонентов, первый из которых - положительная линза, второй выполнен из склеенных между собой отрицательной и положительной линз, третий - плосковыпуклая линза, обращенная плоской поверхностью к глазу, отличающаяся тем, что первый компонент окуляра выполнен плосковыпуклым, обращенным плоской поверхностью к предмету, отрицательная линза второго компонента окуляра выполнена плосковогнутой, обращенной плоской поверхностью к предмету, причем имеют место следующие соотношения:

2f '<f₁'<4f '; 11f '<f₂'<18f '; 1,2f '<f₃'<1,7f '; 1,2f '<Σd<1,6f ',

где f '- фокусное расстояние окуляра;

f₁' - фокусное расстояние 1 компонента окуляра;

f₂' - фокусное расстояние 2 компонента окуляра;

f₃' - фокусное расстояние 3 компонента окуляра;

Σd - суммарная толщина линз и воздушных промежутков окуляра.