Устройство динамического расширения выходного зрачка наблюдательного прибора Советский патент 1992 года по МПК G02B21/22 

Изобретение относится к оптическим приборам и может быть использовано в микроэлектронном производстве для визуального контроля изделий по внешнему виду, а также в других областях науки и техники, где необходимо наблюдение и исследование микрообъектов.

Известно устройство для динамического расширения зрачка, содержащее многогранную призму с четным числом граней, установленную в выходном зрачке микроскопа с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оптической оси со скоростью, обеспечивающей остаточное зрительное впечатление.

Устройство позволяет увеличить размер зоны наблюдения до 25 мм. Однако такого размера недостаточно для бинокулярного наблюдения и свободного положения головы оператора во время работы, что приводит к сильной утомляемости зрения и снижению производительности контроля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является микроскоп с расширенным зрачком, содержащий бинокулярный тубус, включающий две группы полупентапризм и многогранную призму, установленную во входном зрачке микроскопа с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оптической оси микроскола со скоростью, обеспечивающей остаточное зрительное впечатление, противоположные стороны которого скошены зону наблюдения. Поскольку сферическое зеркало установлено в плоскости изображения, его колебания осуществляются в пределах глубины резкости и не влияют на видимое увеличение и положение изображения устройства. Наклон оси вращения зеркала к оптической оси наблюдательного прибора обеспечивает возможность вывода оси наблюдения в необходимое положе- ние без применения дополнительных оптических элементов, а наклон ее к оси,

VI

00

кэ ел

проходящей через центр кривизны зеркала и точку его закрепления на оси вращения, обеспечивает перемещение выходного зрачка наблюдательного прибора по окружности, что в сочетании с линейным перемещением зрачка за счет вращения многогранной призмы, создает непрерывную картину выходного зрачка.

На чертеже представлена принципиальная оптическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит наблюдательный прибор, включающий источник 1 света, конденсор 2, линзу 3, светоделительную пластинку 4, объектив 5, тубусную линзу б, зеркало 7 и окуляр 8, многогранную призму 9, установленную в выходном зрачке наблюдательного прибора с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оптической оси наблюдательного прибора со скоростью, обеспечивающей остаточное з рительное впечатление, собирующую линзу 10, сферическое зеркало 11, установленное после собирающей линзы 10 в плоскости изображения с возможностью вращения вокруг оси, расположенной под углом к оптической оси наблюдательного прибора и под углом к оси, проходящей через центр кривизны зеркала и точку его под определенным углом к плоскости главного сечения и наклонены в этой плоскости к оси вращения. Микроскоп позволяет получить два увеличенных до 25 мм зрачка, расположенные на расстоянии, равном базе глаз наблюдателя (64 мм), что дает некоторую свободу перемещения оператора в пределах площади зрачков при наблюдении в микроскоп,

Однако размер свободной зоны для известного микроскопа значительно уступает зоне обычного микропроектора (120 мм), что приводит к утомляемости оператора, снижению производительности контроля.

Целью изобретения является увеличение зоны наблюдения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство динамического расширения выходного зрачка наблюдательного прибора, содержащее многогранную призму с четным числом граней, установленную в выходном зрачке наблюдательного прибора с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оптической оси наблюдательного прибора со скоростью, обеспечивающей остаточное зрительное впечатление, и собирающую линзу, дополнительно введено сферическое зеркало, установленное после собирающей линзы в плоскости изображения с возможностью вращения вокруг оси, расположенной под углом к оптической оси

наблюдательного прибора и под углом к оси, проходящей через центр кривизны зеркала и точку его закрепления на оси враще- ния, со скоростью, обеспечивающей

остаточное зрительное впечатление.

Введение подвижного сферического зеркала позволяет увеличить амплитуду сканирования выходного зрачка наблюдательного прибора и тем самым расширить

0 закрепления на оси вращения, со скоростью, обеспечивающей остаточное зрительное впечатление, и лупу 12.

Устройство работает следующим образом.

5 Источник 1 света с помощью конденсора 2 и светоделительной пластины 4 проецируется во входной зрачок объектива 5. Последний проецирует источник 1 света в бесконечность, Одновременно линза 3 и

0 объектив 5 проецируют изображение оправы конденсора 2 в. плоскость предметов. Объектив 5 передает изображение поверхности предмета в бесконечность, атубусная линза 6 и зеркало 7 строят изображение

5 объектива в задней фокальной плоскости, совпадающей с передней фокальной плоскостью окуляра 8. Одновременно тубусная линза 6 передает изображение апертурной диафрагмы объектива 5 в бесконечность, а

0 окуляр 8 строит это изображение диафрагмы в задней фокальной плоскости, т.е. в плоскости выходного зрачка наблюдательного прибора. Окуляр 8 проецирует изображение предмета в бесконечность. Линза 10

5 проецирует изображение предмета из бесконечности в заднюю фокальную плоскость, совмещенную с плоскостью сферического зеркала 11. Зеркало 11 строит изображение выходного зрачка наблюдательного прибо0 ра в плоскости наблюдателя. Одновременно наблюдатель рассматривает увеличенное с помощью лупы 12 изображение предмета на зеркале 11.

При вращении призмы 9 вокруг оси про5 исходит смещение выходного зрачка наблюдательного прибора в горизонтальной плоскости. При вращении зеркала 11 вокруг оси, имеющей угол наклона к оптической оси сферического зеркала, происходит пе0 ремещение выходного зрачка микроскопа по окружности. В результате сложения двух независимых движений в плоскости наблюдателя образуется мгновенная картина расширенного выходного зрачка.

5 Предлагаемое устройство имеет следующие оптические характеристики: увеличение 30х; поле зрения б мм: размер выходного зрачка 70 х 140 мм.

Размер выходного зрачка прототипа составляет соответственно 2В х ВО мм. т е. в 3

раза меньше, чем у предлагаемого устройства.

Формула изобретения Устройство динамического расширения выходного зрачка наблюдательного прибора, содержащее многогранную призму с четным числом граней, установленную в выходном зрачке наблюдательного прибора с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оптической оси наблюдательного прибора со скоростью, обеспечивающей остаточное зрительное впечатление и собира0

ющую линзу, отличающееся тем, что, с целью увеличения зоны наблюдения, в него дополнительно введено сферическое зеркало, установленное после собирающей линзы, в плоскости изображения с возможностью вращения вокруг оси, расположенной под углом к оптической оси наблюдательного прибора и под углом к оси, проходящей через центр кривизны зеркала и точку его закрепления на оси вращения, со скоростью обеспечиваю-щей остаточное зрительное впечатление.

Использование: в оптических микроскопах для визуального контроля изделий по внешнему виду. Сущность изобретения: устройство содержит многогранную призму с четным числом граней, собирающую линзу и объектив Зеркало установлено после объектива в плоскости изображения с возможностью вращения вокруг оси, расположенной на биссектрисе угла между осями падающего и отраженного от зеркала пучка лучей, под углом к нормали зеркала. 1 ил.

выходной зрачок

,о

Ось Вр

Т

входной зрачок

На5/ юдательнь/й лри5ор

Плоскость цзод рожен1/я

Ось Вращения 9 ,10

/Г.Ось вращения

диадзрагма

/}/гос/гос/т ь предметов