ОПТИЧЕСКИЙ НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР Российский патент 2011 года по МПК G02B27/00 

Предлагаемое изобретение относится к визуальным оптическим наблюдательным приборам и может использоваться при изготовлении оптических приборов, предназначенных для наблюдения с рук в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Известны оптические наблюдательные приборы, содержащие объектив, оборачивающую систему и окуляр (Г.Н.Репинский «Новые панкратические наблюдательные системы». Оптический журнал, №8, 1994 г., стр.69-76), в которых изменение увеличения осуществляется за счет продольного перемещения по определенному закону группы линз в линзовой оборачивающей системе или окуляре. Недостатком этого устройства является сложность исполнения механизмов перемещения линз и необходимость ручного управления изменением увеличения.

Ближайшим к предлагаемому изобретению по конструктивному исполнению и назначению является малогабаритный монокулярный ручной зеркальный телескоп РЗТ (И.А.Забелина «Визуальные оптические приборы для пилотируемых космических аппаратов». Оптический журнал, том 64, №10, 1997 г., стр.4-21, рис.11), формирующий одновременно два поля зрения с разным увеличением: 3,2 крата в центральной зоне поля зрения и 0,9 крат - в остальной зоне.

РЗТ содержит менисковую линзу с зеркальным покрытием в центральной части второй выпуклой поверхности (контрзеркало), вогнутое сферическое зеркало с центральным отверстием и плоскопараллельную пластинку - защитное стекло. Недостатком этого устройства является малые величины увеличений, обусловленные применением этого прибора для наблюдения на малых расстояниях.

Задачей настоящего изобретения является повышение информативности наблюдения и увеличение расстояний наблюдения в широком и в узком полях зрения за счет повышения значения увеличения прибора в центральной зоне поля зрения до 6 крат, в остальной зоне - до 2 крат.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в оптическом наблюдательном приборе, содержащем первый компонент с зеркальным покрытием в центральной части второй поверхности, второй компонент с зеркальным покрытием на второй поверхности, в отличие от известного, первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент - в виде отрицательной линзы Манжена с зеркальным покрытием на второй поверхности, а также применены третий компонент - в виде двояковыпуклой линзы и четвертый компонент - в виде двояковогнутой линзы, при этом центральная зона второй поверхности второго компонента выполнена без зеркального покрытия. Целесообразно, чтобы третий и четвертый компоненты имели суммарную оптическую силу, равную минус 0,5÷1,5 оптической силы первой линзы прибора, расстояние между первым и вторым компонентом составляло (0,2÷0,6)·F₁, а расстояния между вторым и третьим компонентом и между третьим и четвертым компонентом имеют значения в диапазоне (0,001÷0,02)·F₁ каждое, где F₁ - фокусное расстояние первой линзы прибора.

В указанном исполнении оптической системы характеристики наблюдательного прибора выше, чем у прототипа.

Схема оптического наблюдательного прибора показана на фиг.1.

Оптический наблюдательный прибор содержит первый компонент 1, второй компонент 2, третий компонент 3 и четвертый компонент 4.

Конструктивные параметры варианта исполнения оптического наблюдательного прибора следующие:

Радиусы Толщины Марка стекла Диаметры поверхн. R1=385,50     6,6   d1=8 K8   R2=-349,10     66,3/13-зеркальная зона   d2=113     R3=-166,43     56,0   d3=7 TK21   R4=-424,60     Зеркальная зона 55,8/9,0   d4=2     R5=18,82     16,3   d5=5 K8   R6=-431,50     14,5   d6=3     R7=-227,76     11,8   d7=5 ТФ10   R8=21,778     9,3

Параметры такого варианта исполнения оптического наблюдательного прибора:

Принцип действия оптического наблюдательного прибора заключается в следующем. При формировании центральной зоны поля зрения с увеличением 6 крат первый компонент 1, выполненный в виде положительной линзы, в сочетании со вторым компонентом 2 в виде отрицательной линзы Манжена компенсируют хроматические аберрации в заданном спектральном диапазоне (Г.Г.Слюсарев «Расчет оптических систем». Ленинград, «Машиностроение», 1975 г., стр.355). Центральная зона второй поверхности первого компонента выполнена с зеркальным покрытием и является вторичным отражающим зеркалом. Центральная зона второго компонента - линзы Манжена выполнена без зеркального покрытия и в сочетании с третьим компонентом 3 и четвертым компонентом 4 компенсируют астигматизм и кривизну поверхности изображения и являются окуляром прибора.

Таким образом реализуется зрительная труба по схеме Галилея (Б.Н.Бегунов, Н.П.Заказнов, С.И.Кирюшин, В.И.Кузичев «Теория оптических систем». М.: Машиностроение, 1981 г., стр.228) с положительным объективом и отрицательным окуляром.

При формировании полевой зоны поля зрения с увеличением 2 крат объективом является первый компонент, при этом его центральная часть с зеркальным покрытием исключена из хода лучей.

Вид поля зрения при таком сочетании хода лучей показан на фиг.2.

Третий и четвертый компоненты выполнены в виде двояковыпуклой и двояковогнутой линзы соответственно и имеют суммарную оптическую силу, равную минус 0,5÷1,5 оптической силы первой линзы прибора, расстояние между передней линзой и линзой Манжена составляет (0,2÷0,6)·F₁, а расстояния между линзой Манжена и третьей линзой, между третьей и четвертой линзой составляют (0,001÷0,02)·F₁ каждое, где F₁ - фокусное расстояние первой линзы прибора.

Качество наблюдательного прибора оценивается угловыми аберрациями:

- для центральной зоны, наблюдаемой с увеличением 6 крат, угловая сферическая аберрация на оси (для расчетной длины волны 587 нм) составляет 1,1', с учетом хроматизма - 3,5', а для края поля зрения (1,2°) этой зоны максимальная величина сферической аберрации не превышает 3,8', дисторсия не превышает - 1%;

- для полевой зоны и края, наблюдаемых с увеличением 2 крат, максимальная величина угловой сферической аберрации на зоне (поле 3,5°) составляет 3,2', а для края поля зрения (14°) максимальная величина сферической аберрации составляет 6,1', дисторсия не превышает 4%.

Как видно из расчетов, оптический наблюдательный прибор обеспечивает приемлемое качество изображения для визуальных телескопических систем (Б.Н.Бегунов, Н.П.Заказнов, С.И.Кирюшин, В.И.Кузичев «Теория оптических систем». М.: Машиностроение, 1981 г., стр.352).

Прибор, формирующий два поля зрения с разным увеличением, содержит первый компонент в виде двояковыпуклой линзы с зеркальным покрытием в центральной части второй поверхности и второй компонент - в виде отрицательной линзы Манжена с зеркальным покрытием на второй поверхности, центральная зона которой выполнена без зеркального покрытия. Введены третий компонент - в виде двояковыпуклой линзы и четвертый компонент - в виде двояковогнутой линзы, имеющие суммарную оптическую силу, равную минус 0,5÷1,5 оптической силы первой линзы прибора. Расстояние между первым и вторым компонентами составляет (0,2÷0,6)·F₁. Расстояния между вторым и третьим и между третьим и четвертым компонентами имеют значения в диапазоне (0,001÷0,02)·F₁ каждое, где F₁ - фокусное расстояние первой линзы прибора. Технический результат - повышение информативности наблюдения и увеличение расстояний наблюдения в широком и в узком полях зрения за счет повышения значения увеличения прибора в центральной зоне поля зрения до 6 крат, в остальной зоне - до 2 крат. 2 ил.

Оптический наблюдательный прибор, одновременно формирующий два поля зрения с разным увеличением, содержащий первый компонент с зеркальным покрытием в центральной части второй поверхности, второй компонент с зеркальным покрытием на второй поверхности, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент - в виде отрицательной линзы Манжена с зеркальным покрытием на второй поверхности, причем центральная зона этой поверхности выполнена без зеркального покрытия, и введены третий компонент в виде двояковыпуклой линзы и четвертый компонент в виде двояковогнутой линзы, при этом третий и четвертый компоненты имеют суммарную оптическую силу, равную минус 0,5÷1,5 оптической силы первой линзы прибора, расстояние между первым и вторым компонентом составляет (0,2÷0,6)·F₁, а расстояния между вторым и третьим компонентом и между третьим и четвертым компонентом имеют значения в диапазоне (0,001÷0,02)·F₁ каждое, где F₁ - фокусное расстояние первой линзы прибора.