Оптический наблюдательный прибор
Владельцы патента RU 2428729:
Гринкевич Александр Васильевич (RU)
Медведев Александр Владимирович (RU)
Мельникова Нина Николаевна (RU)
Князева Светлана Николаевна (RU)
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.
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).
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.
