Окуляр



Окуляр
Окуляр
Окуляр
Окуляр

 


Владельцы патента RU 2439631:

Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс" (BY)

Изобретение может быть использовано в наблюдательных приборах, в том числе в приборах ночного видения с формированием изображения на CCD матрице. Окуляр содержит светоделительную призму, установленную перед первым линзовым компонентом, и расположенные по ходу луча плосковыпуклую одиночную линзу, обращенную к пространству предметов плоской поверхностью, и склейку из двояковыпуклой и отрицательной линз, обращенную к пространству предметов двояковыпуклой линзой. Отрицательная линза выполнена из материала с коэффициентом дисперсии vD не более 30. Положительные линзы выполнены из материала с коэффициентом дисперсии vD не менее 60. Светоделительная призма выполнена в виде куб-призмы. Оптические силы одиночной линзы и склеенного компонента выбираются из условий: φ1=0,40…0,60φок, φ2=0,40…0,60φок, где φок - оптическая сила окуляра. Технический результат - обеспечение возможности установки в дополнительный канал окуляра ЖК-дисплея при одновременном уменьшении габаритов, веса и стоимости. 4 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к светосильным окулярам с вынесенным передним фокальным отрезком, и может быть использовано в наблюдательных приборах, в том числе в приборах ночного видения с формированием изображения на CCD матрице. В частности изобретение относится к объектам, имеющим кроме основного дополнительный канал, который предназначен для отображения в предметной плоскости окуляра вспомогательной информации.

Известен окуляр, содержащий три компонента, первый из которых - положительная склейка, состоящая из отрицательной и двояковыпуклой положительной линз, второй и третий - положительная и отрицательная линзы. Окуляр содержит также светоделительную призму, расположенную перед первым компонентом [RU 2155980 - прототип]. Окуляр предназначен для работы в видимой области спектра и может быть использован в устройствах с электронно-оптическим преобразователем (ЭОП).

Окуляр имеет возможность отображения вспомогательной информации в его предметной плоскости через упомянутую светоделительную призму. Для ввода вспомогательной информации (сетка, индекс или иная разметка) в дополнительный канал светоделительной призмы включено проекционное устройство, позволяющее в процессе эксплуатации изменять характер вводимой дополнительной информации, и устройство подсветки. Для того, чтобы обеспечить возможность установки светоделительной призмы, окуляр имеет увеличенный передний фокальный отрезок.

Согласно описанию изобретения к патенту RU 2155980 окуляр-прототип имеет следующие технические характеристики.

Угол поля зрения в пространстве изображения
(для основного канала) 39,8°
Передний фокальный отрезок (без призмы) 0,8 f
Диаметр входного зрачка 6 мм
Дисторсия на краю поля зрения 3,9%
Относительное отверстие 1:4,3
Вынос выходного зрачка 0,9 f
Фокусное расстояние f 26,1 мм
Угловые аберрации не обозначены
Расход окуляра ±4 дптр

Основной недостаток прототипа состоит в том, что он имеет узкое поле зрения в дополнительном канале (всего несколько градусов) и сравнительно короткий передний отрезок, что не позволяет установить жидкокристаллический дисплей в дополнительный канал. Жидкокристаллические дисплеи в последнее время стали активно применяться в современных наблюдательных приборах.

В прототипе для вывода вспомогательной информации рекомендуется использовать проекционное устройство, для работы которого нужна подсветка, а это дополнительный набор линз, который увеличивает габариты, вес и стоимость окуляра. Указанные параметры в настоящее время имеют ключевое значение при проектировании наблюдательных приборов.

К тому же в прототипе для передачи вспомогательной информации лучи проходят от источника информации через проекционное устройство и светоделительную призму, попадают в плоскость ЭОПа, а затем проделывают обратный путь через призму в окуляр. Прохождение лучей через проекционную систему и затем дважды через призму значительно снижает эффективность прохождения света и делает невозможным применение в окуляре современных ЖК-дисплеев, яркость которых ограничена спецификацией (технологией).

Кроме того, поскольку размер пикселя в ЖК-дисплеях составляет несколько мкм (3-10 um), диагональ излучающей площадки больше 16 мм, то к окулярам, предназначенным для использования с такими дисплеями, предъявляются повышенные требования по исправлению угловых аберраций.

Задачей изобретения является создание окуляра, в дополнительный канал которого может быть установлен ЖК-дисплей, при одновременном уменьшении габаритов, веса и стоимости окуляра, и тем самым обеспечение возможности применения окуляра в современных наблюдательных приборах.

Сущность изобретения заключаются в следующем.

В окуляре, содержащем склейку, состоящую из двояковыпуклой положительной и отрицательной линз, при этом отрицательная линза выполнена из материала с коэффициентом дисперсии VD не более 30, плосковыпуклую одиночную положительную линзу и светоделительную призму, установленную перед первым компонентом, указанные линзовые компоненты расположены по ходу луча в следующей последовательности: плосковыпуклая одиночная положительная линза, обращенная к пространству предметов плоской поверхностью, и затем склейка, обращенная к пространству предметов двояковыпуклой положительной линзой, а светоделительная призма выполнена в виде куб-призмы, при этом положительные линзы выполнены из материала с коэффициентом дисперсии VD не менее 60, а оптические силы одиночной линзы и склеенного компонента выбираются из условий:

φ1=0,40…0,60 φок

φ2=0,40…0,60 φок,

где φок - оптическая сила окуляра.

Окуляр по изобретению имеет следующие технические характеристики:

Угол поля зрения в пространстве изображения
в обоих каналах 45°
Передний фокальный отрезок (без призмы) 0,85 f
Диаметр входного зрачка 6 мм
Дисторсия на краю поля зрения <5%
Относительное отверстие 1:4
Вынос выходного зрачка 0,85 f
Фокусное расстояние 19 мм
Угловые аберрации (для края поля) <1 дптр
Расход окуляра ±5 дптр

Благодаря достигнутым оптическим характеристикам (широкому полю зрения и высокому качеству изображения) окуляр может работать с ЖК-дисплеем в дополнительном канале.

В предлагаемой конструкции изображение от ЖК-дисплея поступает непосредственно в окуляр через светоделительную грань куб-призмы без применения каких-либо дополнительных устройств (без проекционной системы и подсветки, применяемых в прототипе).

ЖК-дисплеи позволяют отображать в поле зрения наблюдателя большой объем зрительной информации, поэтому ЖК-дисплеи находят все более широкое применение при создании современных наблюдательных приборов.

Установить куб-призму стало возможным благодаря тому, что в заявляемом окуляре увеличен по сравнению с прототипом передний фокальный отрезок. Увеличение переднего фокального отрезка на 0,05 f увеличило диоптрийный расход окуляра (настройку на резкость) на 25%: с ±4 дптр до ±5 дпт.

Применение куб-призмы позволило увеличить угол поля зрения в дополнительном канале и сделать угол поля зрения в основном и дополнительном каналах одинаковым и равным 45°.

Предложенный окуляр имеет простую конструкцию и содержит только два компонента, первый - положительная линза, второй - склеенный, состоящий из положительной и отрицательной линз, в отличие от прототипа, содержащего дополнительно еще одну линзу.

Благодаря тому, что в предлагаемом окуляре изображение в дополнительном канале передается без использования каких-либо промежуточных устройств, значительно повысилась эффективность прохождения света и качество изображения вспомогательной информации, уменьшились габариты, вес и стоимость окуляра.

Увеличение переднего отрезка, расширение поля зрения в дополнительном канале и увеличение диоптрийного расхода позволило использовать заявляемый окуляр совместно с современными жидкокристаллическими (ЖК) дисплеями. Вывод большого объема зрительной информации, поступающей от ЖК-дисплеев в значительной степени расширяет потребительские свойства наблюдательных приборов.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена оптическая схема предлагаемого окуляра,

на фиг.2 приведены графики кривизны и астигматизма,

на фиг.3 - график относительной дисторсии,

на фиг.4 - график сферических аберраций для точки на оси.

Линейное поле окуляра m=16 мм, указанное по шкале ординат на графиках фиг.2 и 3 соответствует угловому полю окуляра 45 градусов (для обоих каналов).

Величина шкалы 0,4 мм на графике фиг.2 соответствует ~1 дптр.

Все кривые представлены для длины волны 587,6 нм.

Оптическая схема предлагаемого окуляра (фиг.1) состоит из светоделительной куб-призмы 1 и двух линзовых компонентов. Первый компонент - одиночная положительная линза 2, которая обращена к пространству предметов плоской поверхностью, второй - склейка, состоящая из двояковыпуклой положительной линзы 3 и отрицательной линзы 4. Склейка 3, 4 обращена к пространству предметов двояковыпуклой положительной линзой 3. Глаз наблюдателя помещается в выходном зрачке 5.

Ниже приведена таблица конструктивных параметров компонентов окуляра.

Поверхность Радиус кривизны Расстояние между поверхностями Стекло Диаметр
Показатель преломления (Nd) Дисперсия (Vd)
Объект
1 1.6
2 20 1.516 64.2 20
3 1.75 20
4 5 1.620 60.3 22
5 -25.63 0.3 22
6 17.79 7 1.589 61.2 20
7 -21.82 2.2 1.805 25.4 20
8 -380.9 15 20
Плоскость изображения 5.1

Испытания и практика работы с опытными образцами окуляра, изготовленными по данным конструктивным параметрам, подтвердили указанные технические характеристики и технический результат.

Окуляр работает следующим образом.

Световой поток от предметной плоскости А проходит через светоделительную куб-призму 1 и линзы 2-4 и попадает в глаз наблюдателя, находящийся в выходном зрачке 5 окуляра. Вспомогательная информация, поступающая от ЖК-дисплея, расположенного в плоскости Б, проходит через светоделительную куб-призму 1, линзы 2-4 и попадает в выходной зрачок 5 одновременно с основным изображением от предметной плоскости А.

Для обеспечения резкости изображения при работе с глазом обеспечена диоптрийная подвижка всем окуляром на ±5 диоптрий.

Окуляр, содержащий склейку, состоящую из двояковыпуклой положительной и отрицательной линз, при этом отрицательная линза выполнена из материала с коэффициентом дисперсии vD не более 30, плосковыпуклую одиночную положительную линзу и светоделительную призму, установленную перед первым линзовым компонентом, отличающийся тем, что указанные линзовые компоненты расположены по ходу луча в следующей последовательности: плосковыпуклая одиночная положительная линза, обращенная к пространству предметов плоской поверхностью, затем склейка, обращенная к пространству предметов двояковыпуклой положительной линзой, при этом светоделительная призма выполнена в виде куб-призмы, положительные линзы выполнены из материала с коэффициентом дисперсии vD не менее 60, а оптические силы одиночной линзы и склеенного компонента выбираются из условий:
φ1=0,40…0,60φок
φ2=0,40…0,60φок
где φок - оптическая сила окуляра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к окулярам, и может быть использовано в цифровых дисплеях, различных наблюдательных приборах, в том числе в приборах ночного видения с формированием изображения на CCD матрице.

Окуляр // 2364901

Изобретение относится к устройствам наблюдения, предназначенным для крепления в непрозрачных перегородках, например во входных дверях, и позволяет вести наблюдение за находящимися за закрытой дверью лицами или объектами.

Окуляр // 2302024

Изобретение относится к оптическим устройствам, предназначенным для чтения информации на поверхности (экране), представленной в виде символов, текстов или изображений, и может найти применение в различных устройствах, отображающих информацию на дисплее, например, в мобильных телефонных аппаратах.

Изобретение относится к оптическому устройству с признаками ограничительной части пункта 1 с автоматическим фокусирующим устройством, устройством для изменения фокусного расстояния и с устройством для согласования параллакса между тубусами оптического устройства с установленным фокусным расстоянием.

Окуляр // 2239213

Окуляр // 2229150

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в окулярах ночных зрительных труб. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах двоякой симметрии

Окуляр может быть использован в оптических и оптико-электронных приборах, требующих удаления выходного зрачка, превышающего фокусное расстояние не менее чем в 2,5 раза. Окуляр содержит расположенные по ходу лучей отрицательный дублет, положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к предметной плоскости, положительный дублет, ориентированный своей отрицательной линзой в сторону предметной плоскости, положительную линзу в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к выходному зрачку. Отношение величин внутреннего и внешнего радиусов отрицательной линзы положительного дублета, умноженное на абсолютную величину разности коэффициентов основной средней дисперсии материалов линз положительного дублета, находится в диапазоне от 6 до 12, фокусное расстояние положительной линзы - в диапазоне от 0,9 до 1,2 от величины удаления выходного зрачка. Отрицательные и положительные линзы дублетов выполнены из одинаковых материалов. Между параметрами оптической системы окуляра выполняются соотношения, указанные в формуле изобретения. Технический результат -уменьшение габаритных размеров и массы, повышение качества изображения за счет уменьшения хроматизма увеличения и астигматизма в изображении без уменьшения величин углового поля и относительного отверстия окуляра, а также обеспечение хода главных лучей в пространстве предметов, близкого к телецентрическому. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является улучшение эффективности освещения портативных осветительных устройств. Заявленное осветительное устройство имеет функцию "прокрутки", обеспечивающей освещение наблюдаемой области, на которой пользователь в настоящее время сосредотачивается и при чтении прокручивает освещенную область вперед или назад. Осветительное устройство содержит два множества светоизлучающих элементов, освещающую подложку, контроллер и селектор. Контроллер управляет одним множеством светоизлучающих элементов, излучающих свет для освещения части освещающей подложки, которая может дополнительно отклонять свет к части наблюдаемой поверхности. Селектор предназначен для выбора рабочего режима осветительного устройства из режима ручного управления и заданного заранее режима прокрутки. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение может быть использовано в астрономических телескопах, зрительных трубах, биноклях и других наблюдательных приборах. Широкоугольный окуляр содержит пять компонентов. Первый от плоскости входного зрачка компонент 1 - положительный, склеен из плосковогнутой 6 и плосковыпуклой 7 линз и обращен вогнутой поверхностью к плоскости входного зрачка. Второй компонент 2 - плосковыпуклая линза, обращенная плоской поверхностью к плоскости входного зрачка. Третий компонент 3 - плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой поверхностью к плоскости входного зрачка. Четвертый компонент 4 - положительный, склеен из плосковыпуклой 8 и плосковогнутой 9 линз и обращен выпуклой поверхностью к плоскости входного зрачка. Пятый компонент 5 - отрицательный, склеен из двояковогнутой 10 и двояковыпуклой 11 линз. Линзы 6, 9 и 11 выполнены из тяжелого флинта с одинаковым показателем преломления более 1,8, а остальные - из тяжелого крона с одинаковым показателем преломления более 1,7. Достигаются технические результаты: увеличение углового поля зрения, увеличение удаления выходного зрачка и повышение технологичности окуляра. 3 ил.

Изобретение может быть использовано в качестве окулярного устройства в приборах, например приборах ночного видения, в которых необходимо формирование изображения от двух предметных плоскостей. Окулярное устройство состоит по ходу луча из стеклянной пластины с нанесенной на ее плоскость, обращенную к линзовому блоку, прицельной маркой, дихроичного покрытия и линзового блока. Дихроичное покрытие нанесено на плоскую поверхность дополнительной стеклянной пластины, размещенной перед стеклянной пластиной с прицельной маркой и разделенной с ней воздушным промежутком. Технический результат - увеличение расфокусировки паразитного изображения элементов прицельной марки при неизменной толщине стеклянной пластины и устранение необходимости изменения положения стеклянной пластины с прицельной маркой относительно плоскости предмета и фокусного расстояния линзового блока при юстировке. 1 ил.

Широкоугольный окуляр может быть использован для визуальных наблюдений в телескопах, работающих в режиме кометоискателей и астрономических бинокулярах с увеличенным полем зрения. Окуляр содержит пять линз, объединенных в три положительных оптических компонента. Первый и последний компоненты окуляра выполнены в виде склеенных линз, а центральный компонент - в виде двояковыпуклой линзы. Склеенные линзы выполнены из стекла с показателем преломления ne≥1,69 при разности коэффициентов дисперсии µe≥26, а склеенная поверхность последней линзы ориентирована вогнутостью к глазу наблюдателя. Технический результат - улучшение качества изображения на краю углового поля зрения 2ω=60°-65° за счет уменьшения аберраций высшего порядка. 2 табл., 4 ил.

Окуляр с вынесенным зрачком содержит пять линз, объединенных в три оптических компонента, из которых первые два компонента со стороны плоскости изображения выполнены в виде склеенных линз, а глазной компонент - в виде положительной менисковой линзы, обернутой вогнутостью к глазу наблюдателя. Передняя склеенная линза имеет отрицательную оптическую силу и ее склеиваемая поверхность обернута вогнутостью к изображению. Выпуклая поверхность глазной линзы имеет форму параболоида. Окуляр может быть использован в оптических прицелах для различных видов стрелкового оружия, а также в наблюдательных перископических приборах, использующихся для вождения тяжелой техники. Технический результат - обеспечение телецентрического хода лучей в пространстве изображения и улучшение качества изображения краевых зон поля зрения, в частности, уменьшение относительной дисторсии изображения. При этом положение выходного зрачка окуляра должно быть не менее 1,67 фокусного расстояния от последней поверхности глазной линзы, а угловое поле в пространстве выходного зрачка не менее ±16,5°. 4 ил., 2 табл.
Наверх