Окуляр

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.

Окуляр содержит по порядку от предмета первую положительную линзу, вторую отрицательную и третью положительную линзы. Поверхность первой линзы на предметной стороне имеет выпуклую форму, поверхность второй линзы на стороне наблюдения имеет вогнутую форму, и удовлетворяются выражения: 0,65<f11/f<1,00; -0,75<f22/f<-0,30 и -100,00<(r2b+r1a)/(r2b-r1a)<-5,00, где f - фокусное расстояние окуляра, f11 - фокусное расстояние поверхности первой линзы на предметной стороне, f22 - фокусное расстояние поверхности второй линзы на стороне наблюдения, r1a - радиус кривизны поверхности первой линзы на предметной стороне и r2b - радиус кривизны поверхности второй линзы на стороне наблюдения. Технический результат - увеличение расстояния от поверхности отображения до поверхности первой линзы при большом увеличении. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.

Заявленное изобретение относится к оптическим системам искателей поля телескопов, а также для визуальных наблюдений в телескопах и астрономических бинокулярных приборах с увеличенным полем зрения. Окуляр содержит четыре оптических компонента. Первый отрицательный компонент окуляра со стороны плоскости изображения выполнен в виде плоско-вогнутой линзы, второй положительный - в виде плоско-выпуклой линзы, причем плоские поверхности линз обращены к плоскости изображения. Третий положительный компонент состоит из склеенных между собой двояковыпуклой и плоско-вогнутой линз, причем преломляющая поверхность склейки обращена выпуклостью к выходному зрачку, а четвертый положительный компонент состоит из склеенных между собой отрицательной менисковой линзы и двояковыпуклой линзы, при этом преломляющая поверхность склейки обращена вогнутостью к выходному зрачку. Отрицательные линзы первого, третьего и четвертого компонентов окуляра выполнены из стекла типа «тяжелый флинт». Положительные линзы второго и третьего компонентов выполнены из стекла типа «сверхтяжелый крон», положительная линза четвертого компонента, ориентированная к глазу наблюдателя, - из стекла типа «тяжелый крон». Окуляр имеет действительную плоскость фокусировки, удаленную на расстояние около от первой плоской поверхности, куда может быть установлена сетка или крест нитей. Окуляр обладает угловым полем зрения 76° (в области выходного зрачка), удалением выходного зрачка от последней поверхности глазной линзы около и относительным отверстием не более 1:4 при фокусном расстоянии 15-25 мм. Технический результат состоит в улучшении качества изображения для краевых зон поля зрения за счет уменьшения остаточных аберраций и хроматизма увеличения, а также в уменьшении аберрации окуляра в выходном зрачке, что уменьшает виньетирование краевых зон поля зрения и улучшает комфорт при наблюдении объектов, находящихся на краях поля зрения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Окуляр // 2631535
Окуляр может быть использован в телескопических системах и микроскопах, а также для микромониторов, например, телевизионных или тепловизионных оптических систем. Окуляр содержит два компонента, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый, склеенный из двояковогнутой и первой двояковыпуклой линз, второй компонент - одиночная вторая двояковыпуклая линза. В окуляре выполняются следующие соотношения: |R4|<|R5|, |R2|=|R3|=|R4|, |R1|=|R5|, где R1, R2, R3, R4, R5 - радиусы первой, второй, третьей, четвертой и пятой оптических поверхностей. Показатель преломления первой двояковыпуклой линзы первого компонента больше показателя преломления одиночной второй двояковыпуклой линзы второго компонента. Технический результат - увеличение углового поля в пространстве изображений, повышение относительного отверстия при высоком качестве изображения и повышенной технологичности. 1 ил., 2 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

Наверх