БИНОКУЛЯРНАЯ НАБЛЮДАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2005 года по МПК G02B23/18 

Изобретение относится к оптическому и оптико-электронному приборостроению и, конкретно, к бинокулярным наблюдательным системам и может быть использовано в качестве бинокулярной системы наблюдения экрана электронно-оптического преобразователя прибора ночного видения.

Известны несколько бинокулярных наблюдательных систем с различным построением оптических схем.

Одна из них (см. патент РФ №2047203 от 24.04.93 г.) содержит коллимационный объектив, установленные за ним параллельно два объектива телескопических насадок, светоделитель в виде прямоугольной призмы с внешними отражающими гранями и две оптические ветви, состоящие каждая из коллектива, дефлектора и окуляра.

К основным недостаткам данной бинокулярной системы можно отнести:

- невозможность реализации регулировки системы по базе глаз наблюдателя и, как следствие, уменьшение поля зрения, видимого каждым глазом отдельно при крайних значениях баз наблюдателя и использование при этом краевых зон выходных зрачков, ухудшающих качество изображения;

- увеличение массы и габаритов, связанное с необходимостью применения больших световых диаметров отдельных оптических элементов для создания избыточных по размерам, но неэффективно используемых выходных зрачков системы.

Наиболее близким техническим решением является бинокулярная наблюдательная система по патенту США №4,463,252 от 4 января 1982 г. Эта оптическая система содержит шестилинзовый коллимационный объектив, светоделитель и две симметрично расположенные относительно оси коллимационного объектива телескопические системы, каждая из которых содержит трехлинзовый объектив, зеркало и окуляр.

Недостатками этой оптической системы являются:

- недостаточное увеличение бинокулярной системы Г≈ 9,3^х при линейном поле зрения 2у’=18 мм;

- невозможность реализации значения межзрачкового расстояния в диапазоне от 58 до 64 мм из-за больших продольных габаритов трехлинзового объектива телескопической системы;

- большие габариты и вес коллимационного объектива и всей системы.

Техническая задача изобретения заключается в создании бинокулярной наблюдательной системы большого увеличения с малыми габаритами и весом.

Для решения этой задачи предлагается бинокулярная наблюдательная система, содержащая коллимационный объектив, светоделитель, выполненный, например, в виде прямоугольной призмы с внешними отражающими гранями, две симметрично расположенные относительно оси коллимационного объектива телескопические системы, каждая из которых содержит объектив, дефлектор и окуляр, причем объектив каждой телескопической системы состоит из двояковыпуклой линзы и положительного мениска, установленного перед дефлектором и обращенного к нему своей вогнутой стороной, при соблюдении следующих соотношений:

0,4f’_об<f₁’<0,6f’_об; 0,4f’_об<f₂’<0,6f’_об; 0,2f’_об≤_{d1+d2+d3≤ 0,4f’об;}

где f’_об - фокусное расстояние объектива телескопической системы,

f₁’ - фокусное расстояние двояковыпуклой линзы объектива телескопической системы,

f₂’ - фокусное расстояние положительного мениска объектива телескопической системы,

d1 - толщина двояковыпуклой линзы объектива телескопической системы,

d2 - толщина положительного мениска объектива телескопической системы,

d3 - толщинa воздушного промежутка между компонентами объектива телескопической системы.

Коллимационный объектив выполнен пятикомпонентным, причем первый компонент - отрицательный мениск, своей выпуклой стороной обращенный к объекту наблюдения, второй компонент - положительная линза, третий компонент - положительный мениск, обращенный своей выпуклой стороной к объекту наблюдения, четвертый компонент - двояковогнутая линза, пятый компонент - положительная линза.

Окуляр каждой телескопической системы состоит из положительного мениска, установленного после дефлектора и обращенного к нему своей вогнутой стороной, и двояковыпуклой линзы.

Другой вариант выполнения окуляров состоит в том, что каждый из окуляров выполнен в виде положительного мениска, своей вогнутой стороной обращенного к дефлектору, и двухлинзовой склейки, состоящей из отрицательного мениска, своей выпуклой стороной обращенного к дефлектору, и положительной линзы.

Дефлектор каждой телескопической системы выполнен в виде зеркала или призмы.

Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемое техническое решение бинокулярной наблюдательной системы обеспечивает возможность наблюдения с большим увеличением всего поля зрения каждым глазом при любой межзрачковой базе наблюдателя за счет возможности подвижки телескопических систем в направлении, перпендикулярном оптической оси коллимационного объектива, а также обеспечивает снижение габаритов и массы бинокулярной наблюдательной системы за счет радикального уменьшения световых диаметров оптических компонентов.

На фиг.1 представлена оптическая схема бинокулярной наблюдательной системы, состоящей из коллимационного объектива (1), светоделителя (2), выполненного в виде прямоугольной призмы с внешними отражающими гранями, и двух телескопических систем (3), оптически сопряженных с коллимационным объективом (1) и включающих каждая объектив (4), дефлектор (5) и окуляр (6).

Коллимационный объектив (1) выполнен пятикомпонентным, причем первый компонент (7) - отрицательный мениск, своей выпуклой стороной обращенный к объекту наблюдения, второй компонент (8) - положительная линза, третий компонент (9) - положительный мениск, обращенный своей выпуклой стороной к объекту наблюдения, четвертый компонент (10) - двояковогнутая линза, пятый компонент (11) - положительная линза.

Объектив (4) каждой телескопической системы (3) состоит из двояковыпуклой линзы (12) и положительного мениска (13), установленного перед дефлектором (5) и обращенного к нему своей вогнутой стороной, причем соблюдены следующие соотношения:

0,4f’_об<f₁’<0,6f’_об; 0,4f’_об<f₂’<0,6f’_об; 0,2f’_об≤_{d1+d2+d3≤ 0,4f’об;}

где f’_об - фокусное расстояние объектива телескопической системы,

f₁’ - фокусное расстояние двояковыпуклой линзы объектива телескопической системы,

f₂’ - фокусное расстояние положительного мениска объектива телескопической системы,

d1 - толщина двояковыпуклой линзы объектива телескопической системы,

d2 - толщина положительного мениска объектива телескопической системы,

d3 - толщина воздушного промежутка между компонентами объектива телескопической системы.

Окуляр (6) каждой телескопической системы состоит из положительного мениска (14), установленного после дефлектора (5) и обращенного к нему своей вогнутой стороной, и двояковыпуклой линзы (15).

Каждый из окуляров (6) может быть выполнен также в виде положительного мениска, своей вогнутой стороной обращенного к дефлектору (5), и двухлинзовой склейки, состоящей из отрицательного мениска, своей выпуклой стороной обращенного к дефлектору (5), и положительной линзы.

Система работает следующим образом.

Световой пучок от объекта наблюдения, расположенного в предметной плоскости, проходит через коллимационный объектив (1), делится светоделителем (2) на две части, которые отклоняются перпендикулярно оптической оси коллимационного объектива (1) в противоположные стороны и направляются в телескопические системы (3), в каждой из которых световой пучок проходит через объектив (4), отклоняется дефлектором (5), проходит через окуляр (6), и попадает в глаз наблюдателя.

С использованием предлагаемого технического решения создана бинокулярная наблюдательная система со следующими характеристиками:

Увеличение 12 крат

Линейное поле зрения 18 мм

Размер выходного зрачка по вертикали 9 мм

по горизонтали 7 мм

Диапазон регулирования межцентрового

расстояния окуляров от 57,5 мм до 71,5 мм

Длина оптической системы

от предметной плоскости до

плоскости выходных зрачков 72 мм

Масса 275 г

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает создание бинокулярной наблюдательной системы большого увеличения с малым весом и габаритами.

Бинокулярная наблюдательная система содержит коллимационный объектив, светоделитель и две симметрично расположенные относительно оси коллимационного объектива телескопической системы. Каждая из телескопической системы содержит объектив, дефлектор и окуляр. Объектив каждой телескопической системы состоит из двояковыпуклой линзы и положительного мениска, причем положительный мениск установлен перед дефлектором и обращен к дефлектору своей вогнутой стороной. Фокусные расстояния объектива телескопической системы, двояковыпуклой линзы, положительного мениска, и толщины двояковыпуклой линзы, положительного мениска и воздушного промежутка между ними связаны соотношениями, указанными в формуле изобретения. Обеспечивается большое увеличение, малые габариты и вес. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Бинокулярная наблюдательная система, содержащая коллимационный объектив, светоделитель, две симметрично расположенные относительно оси коллимационного объектива телескопической системы, каждая из которых содержит объектив, дефлектор и окуляр, отличающаяся тем, что объектив каждой телескопической системы состоит из двояковыпуклой линзы и положительного мениска, причем положительный мениск установлен перед дефлектором, обращен к дефлектору своей вогнутой стороной и соблюдены следующие соотношения:

0,4f’_об<f’₁<0,6f’_oб; 0,4f’_об<f₂’<0,6f’_об; 0,2f’_об≤_{d1+d2+d3≤0,4f’об;}

f’_об - фокусное расстояние объектива телескопической системы;

f₁’ - фокусное расстояние двояковыпуклой линзы объектива телескопической системы;

f₂’ - фокусное расстояние положительного мениска объектива телескопической системы;

d₁ - толщина двояковыпуклой линзы объектива телескопической системы;

d₂ - толщина положительного мениска объектива телескопической системы;

d₃ - толщина воздушного промежутка между компонентами объектива телескопической системы.