Оптическая система бинокулярного прибора для наблюдения

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к телескопическим лупам, которые могут найти широкое применение в медицине в качестве тренажера при коррекции близорукости /миопии/. Цель изобретения - повышение качества изображения с одновременным увеличением выноса выходного зрачка при увеличении линейного поля. Оптическая система содержит два канала, оптические оси которых размещены под углом одна к другой менее90°, причем каждый канал выполнен в виде объектива, включающего одиночный отрицательный мениск 4, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и двояковыпуклую линзу 5 призменной оборачивающей системы 2 и окуляра 3, включающего мениск 8, склеенный из двояковогнутой 9 и двояковыпуклой 10 линз, одиночные двояковыпуклую 11 и положительную 12 линзы, причем разность показателей преломления материалов двояковогнутой 9 и двояковыпуклой 10 линз мениска окуляра 3 не менее 0,25, а разность коэффициентов средней дисперсии не менее 40. При этом в каждом из каналов линза 5 объектива выполнена склеенной из двояковыпуклой линзы 6 и положительного мениска 7, мениск 8 окуляра выполнен положительным, а положительная линза 12 в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений. Причем разность показателей преломления материалов линзы 6 и мениска 7 линзы 5 объектива не менее 0,2, а соотношение толщин линз 9 и 10 выбрано 1 : 1,55. Увеличение 1,0 крат, линейное полет 250 мм, диаметр выходного зрачка 4 мм, удаление выходного зрачка 32 мм, передний рабочий отрезок 683,9 мм. 7 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к телескопическим лупам, которые могут найти широкое применение в медицине в качестве тренажера при коррекции близорукости (миопии).

Известна бинокулярная стереоскопическая лупа, содержащая два микроскопа, оптические оси которых пересекаются друг с другом под острым углом, причем каждый из микроскопов содержит объектив и окуляр, в каждом из микроскопов объектив выполнен из двух плосковыпуклых линз, обращенных выпуклостью друг к другу, и двух положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, окуляр выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению и склеенного из положительного и отрицательного менисков, разность показателей преломления материалов которых не менее 0,05, а разность коэффициентов дисперсии не менее 10, при этом оси плосковыпуклых линз параллельны между собой.

Известен бинокулярный прибор для наблюдения, в котором две отдельные наблюдательные оптические системы связаны промежуточными элементами, которые шарнирно связаны друг с другом для изменения межзрачкового расстояния.

Каждая ветвь наблюдательной оптической системы состоит из объектива, призменной оборачивающей системы и окуляра, причем объектив представляет собой двояковыпуклую линзу, склеенную из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, призменная оборачивающая система - призма Пехана с крышей, а окуляр выполнен из плосковыпуклой линзы, склеенной из плосковогнутой и двояковыпуклой линз, и плосковыпуклой линзы.

В качестве прототипа выбрана оптическая схема бинокулярного прибора для наблюдения "ОПАЛАР-БЛ-1", содержащая два канала, оптические оси которых размещены под углом друг к другу менее 90^о, причем каждый канал выполнен в виде объектива, включающего двояковыпуклую линзу и отрицательный мениск, призменной оборачивающей системы и окуляра, первый компонент которого - двояковыпуклая линза, а второй компонент - положительный, в каждом из каналов компоненты объектива выполнены одиночными, отрицательный мениск объектива обращен выпуклостью к пространству изображения и расположен перед двояковыпуклой линзой на расстоянии, не превышающем 0,1f_об^', а перед двояковыпуклой линзой окуляра введен отрицательный мениск, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, наружные радиусы которых выполнен равными друг другу, при этом второй компонент окуляра выполнен в виде двояковыпуклой линзы, причем разность показателей преломления материалов двояковогнутой и двояковыпуклой линз отрицательного мениска окуляра не менее 0,25, а разность коэффициентов средних дисперсий не менее 40, где f_об' - фокусное расстояние объектива.

Но данная оптическая система бинокулярного прибора для наблюдения не обеспечивает требуемого качества изображе- ния, имеет малые вынос выходного зрачка и линейное поле.

Целью изобретения является повышение качества изображения с одновременным увеличением выноса выходного зрачка при увеличении величины линейного поля.

Сущность изобретения заключается в том, что оптическая система бинокулярного прибора для наблюдения, содержащая два канала, оптические оси которых размещены под углом друг к другу менее 90^о, причем каждый канал выполнен в виде объектива, включающего одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и двояковыпуклую линзу, призменной оборачивающей системы и окуляра, включающего мениск, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, одиночные двояковыпуклую и положительную линзы, причем разность показателей преломления материалов двояко- вогнутой и двояковыпуклой линз мениска окуляра не менее 0,25, а разность коэффициентов средней дисперсии не менее 40, в каждом из каналов двояковыпуклая линза объектива выполнена склеенной из двояковыпуклой линзы и положительного мениска, мениск окуляра выполнен положительным, а положительная линза окуляра выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, причем разность показателей преломления материалов двояковыпуклой линзы и положительного мениска двояковыпуклой склеенной линзы объектива не менее 0,2, а соотношении толщин двояковогнутой и двояковыпуклой линз склеенного мениска окуляра выбрано 1:1,55.

Разработанная оптическая схема бинокулярного прибора для наблюдения используется в качестве тренажера для коррекции близорукости (миопии), поэтому должна иметь большое линейное поле, равное 250 мм. Кроме того, бинокулярный прибор имеет малые габариты.

Это обеспечивается выбором оптического материала и конструкцией оптической схемы прибора.

Бинокулярный прибор служит для наблюдения объекта на конечном расстоянии S = -683,9 мм. Для тренировки глаза необходимо изменение диоптрийности в пространстве изображения от (+1) до (-4) дптр. за счет незначительного перемещения окуляра 1,25 мм при сохранении качества изображения. Это свойство данной оптической системы дает возможность использовать прибор для исправления близорукости, особенно у детей.

Выходной зрачок оптической системы расположен на расстоянии 32 мм от последней поверхности окуляра, что дает возможность использовать этот прибор для людей с очками со сложной коррекцией зрения.

Для коррекции комы, сферической аберрации третьего и высших порядков, для коррекции хроматизма положения и хроматизма увеличения двояковыпуклая линза объектива склеена из двояковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, причем разность показателей преломления этих линз не менее 0,2.

Конструкция объектива обеспечивает получение большого линейного поля. В окуляре используется положительный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, при этом разность показателей преломления линз не менее 0,25, а разность коэффициентов средней дисперсии не менее 40.

Для коррекции кривизны изображения и астигматизма, сферической аберрации и комы широких наклонных пучков лучей и хроматических аберраций, особенно хроматизма увеличения соотношение толщин линз положительного мениска окуляра по оси выбрано экспериментально и обеспечивает малое перемещение окуляра вдоль оптической оси при изменении диоптрийности в пространстве изображений от (+1) до (-4) дптр.

Положительная линза окуляра выполнена в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений для увеличения выноса выходного зрачка (S_p' = 32 мм).

В качестве призменной оборачивающей системы используется призма Порро 1-го рода, так как она имеет большую длину хода лучей при малом расстоянии между входной и выходной гранями.

На фиг. 1 дана оптическая схема одной ветви бинокулярного прибора для наблюдения с конструктивными данными (см. таблицу); на фиг.2 представлены таблицы аберраций одного из вариантов расчета одной ветви бинокулярного прибора для наблюдения при SO' = 0 дптр.; на фиг.3 - графики его аберраций; на фиг.4 - таблицы аберраций одного из вариантов расчета одной ветви бинокулярного прибора для наблюдения при SO' = +1 дптр.; на фиг.5 - графики его аберраций; на фиг.6 представлены таблицы аберраций одного из вариантов расчета одной ветви бинокулярного прибора для наблюдения при SO' = -4 дптр.; на фиг.7 - графики его аберраций.

Система содержит объектив 1 бинокулярного прибора для наблюдения, призменную оборачивающую систему 2, окуляр 3.

Объектив 1 состоит из отрицательного мениска 4, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы 5, склеенной из двояковыпуклой линзы 6 и положительного мениска 7, обращенного вогнутостью к пространству предметов. Окуляр 3 состоит из положительного мениска 8, обращенного вогнутостью к пространству предметов, склеенного из двояковогнутой линзы 9 и двояковыпуклой линзы 10, двояковыпуклой линзы 11 и положительного мениска 12, обращенного вогнутостью к пространству изображения. Выходной зрачок 13 бинокулярного прибора для наблюдения находится на расстоянии 32 мм от последней поверхности от окуляра, удобном для наблюдения.

П р и м е р. Рассчитана оптическая схема бинокулярного прибора для наблюдения со следующими характеристиками: Увеличение, крат. 1,0 Линейное поле, мм 250 Диаметр выходного зрачка, мм 4,0 Удаление выходного зрачка, мм 32,0 Передний рабочий отрезок, мм 683,9 Длина оптической cистемы, мм 60

Формула изобретения

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА БИНОКУЛЯРНОГО ПРИБОРА ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ, содержащая два канала, оптические оси которых размещены под углом одна к другой менее 90^o, причем каждый канал выполнен в виде объектива, включающего одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и двояковыпуклую линзу, призменной оборачивающей системы и окуляра, включающего мениск, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, одиночные двояковыпуклую и положительную линзы, причем разность показателей преломления материалов двояковогнутой и двояковыпуклой линз мениска окуляра не менее 0,25, а разность коэффициентов средней дисперсии не менее 40, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества изображения с одновременным увеличением выноса выходного зрачка при увеличении величины линейного поля, в каждом из каналов двояковыпуклая линза объектива склеена из двояковыпуклой линзы и положительного мениска, мениск окуляра выполнен положительным, а положительная линза окуляра - в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, причем разность показателей преломления материалов двояковыпуклой линзы и положительного мениска двояковыпуклой склеенной линзы объектива не менее 0,2, а соотношение толщин двояковогнутой и двояковыпуклой линз склеенного мениска окуляра 1 : 1,55.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9