Зрительная трубка с призменной оборачивающей системой Российский патент 2022 года по МПК G02B23/02 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности, к оптическим системам для наблюдения и слежения за удаленными объектами и может быть использовано при создании наблюдательных приборов, таких как бинокли, зрительные трубы, увеличители и др.

Известны приборы наблюдения, оптическая схема которых содержит в качестве оборачивающего компонента призменную оборачивающую систему. Использование призменной оборачивающей системы позволяет уменьшить продольные размеры оптической системы за счет изломов оптической оси внутри призмы при соблюдении условия соосности объектива и окуляра.

Недостаток таких приборов заключается в том, что призменные оборачивающие системы приборов наблюдения с соосными объективом и окуляром, обычно состоят минимум из двух призм, одна из которых имеет грань с отражающим покрытием, что приводит к ухудшению светопропускания на 10-20%. Кроме того, при расположении призменной оборачивающей системы в промежутке между объективом и окуляром, плоскость промежуточного изображения оказывается расположенной вблизи граней призм. При таком взаимном расположении элементов системы становятся видны дефекты граней призм (пыль, царапины и т.д.), а также дефекты в толще стекла призм (пузыри, камни, свили и т.д.). Кроме того, использование в оборачивающей системе минимум двух призм определяет необходимость тщательной юстировки призм оборачивающей системы при сборке.

Известен оптический прицел, описанный в патенте RU 6632 от 02.06.1996 г., оптическая схема которого состоит из входной оптики, окуляра, узла формирования прицельной метки и ввода дополнительной информации, выполненного в виде призмы с зеркальной отражающей гранью, совмещенной с плоскостью изображения входной оптики и фокальной плоскостью окуляра.

К недостаткам известного оптического прицела можно отнести потери светового потока на металлизированных гранях при прохождении лучей через призменную оборачивающую систему и недостаточное качество формируемого изображения по причине установки призмы в сходящемся пучке, ввиду того, что для части наклонных лучей нарушается условие полного внутреннего отражения.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой - прототипом - является оптическая схема бинокля, описанная в патенте RU 2316030 от 11.10.2006 г. Оптическая схема бинокля содержит двухкомпонентный объектив, призменную оборачивающую систему, выполненную в виде призмы Пехана или призмы Порро 2 рода, и окуляр.

К недостаткам указанной оптической схемы можно отнести потери светового потока на зеркальных покрытиях граней призм, сложность конструкции оборачивающей системы, состоящей из нескольких призм, которые необходимо тщательно юстировать при сборке, а также пониженное качество изображения из-за видимых дефектов стекла и дефектов на гранях призм.

Техническая проблема заключается в получении следующего технического результата: упрощение конструкции оборачивающей системы, уменьшение потерь светового потока и улучшение качества изображения.

Указанный технический результат достигается в предлагаемой зрительной трубке. Зрительная трубка, как и прототип состоит из объектива, призменной оборачивающей системы и окуляра. В отличие от прототипа призменная оборачивающая система установлена перед объективом, в параллельном ходе лучей, и выполнена в виде равнобедренной призмы прямого зрения с крышей.

В частном случае исполнения объектив может быть выполнен из трех компонентов, последовательно расположенных по ходу лучей: первый компонент - плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой поверхностью к предмету, второй компонент - склеенные плоскими поверхностями внутрь плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой поверхностью к предмету, и плосковогнутая линза, третий компонент ~~ двояковогнутая линза, обе поверхности которой имеют одинаковые радиусы.

Пример конкретной реализации зрительной трубки показан на чертеже.

Зрительная трубка с призменной оборачивающей системой (фиг. 1) содержит оборачивающую систему 1, которая установлена перед объективом 2, в параллельном ходе лучей и выполнена в виде одной призмы прямого зрения с крышей и имеет хотя бы одно полное внутреннее отражение. Объектив 2, состоит из трех компонентов - одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклой поверхностью к предмету, склеенных плоскими поверхностями внутрь плосковыпуклой линзы и плосковогнутой линзы, и двояковогнутой линзы с одинаковыми радиусами. Окуляр 3 выполнен из двух компонентов, первый из которых представлен в виде склеенной двояковогнутой линзы, которая имеет одинаковые радиусы, и двояковыпуклой линзы, а второй компонент представлен в виде двояковыпуклой линзы, поверхности которой имеют одинаковые радиусы.

Система работает следующим образом. Излучение, идущее от бесконечно удаленных объектов, проходит через призменную оборачивающую систему 1, полностью оборачивается, попадает в объектив 2, откуда переносится в плоскость изображения объектива 2, которая является промежуточной плоскостью изображения в приборе, полностью перевернутое изображение рассматривается наблюдателем через окуляр 3.

Таким образом, в предлагаемой зрительной трубке, введение оборачивающей системы, выполненной в виде призмы прямого зрения с крышей, которая имеет хотя бы одно полное внутреннее отражение и полностью оборачивает изображение, и установленной в параллельный ход лучей перед объективом, позволяет исключить использование зеркальных покрытий, а также упростить конструкцию призменной оборачивающей системы, улучшить качество изображения, а также снизить потери светового потока.

Важным преимуществом предлагаемого решения является повышение технологичности и снижение трудоемкости изготовления.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности, к оптическим системам для наблюдения и слежения за удаленными объектами и может быть использовано при создании наблюдательных приборов. Зрительная трубка с призменной оборачивающей системой содержит установленные на оптической оси объектива призменную оборачивающую систему, расположенную перед объективом и выполненную в виде равнобедренной призмы прямого зрения с крышей, объектив и окуляр. Технический результат - упрощение конструкции оборачивающей системы, уменьшение потерь светового потока и улучшение качества изображения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Зрительная трубка с призменной оборачивающей системой, содержащая установленные на оптической оси объектив, призменную оборачивающую систему и окуляр, отличающаяся тем, что призменная оборачивающая система установлена перед объективом и выполнена в виде равнобедренной призмы прямого зрения с крышей.

2. Зрительная трубка по п. 1, отличающаяся тем, что объектив выполнен трехкомпонентным, первый компонент которого - одиночная плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой поверхностью к предмету, второй компонент выполнен в виде склейки плосковыпуклой и плосковогнутой линз, склеенных плоской поверхностью внутрь, и третьего компонента - двояковогнутой линзы с одинаковыми радиусами.