CZ307077B6

CZ307077B6 - Optický systém adaptéru k dalekohledu

Info

Publication number: CZ307077B6
Application number: CZ2007-535A
Authority: CZ
Inventors: Vojtěch Mrlík
Original assignee: Meopta-Optika, S. R. O.
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2018-01-03
Also published as: CZ2007535A3

Description

Oblast vynálezu

Vynález se týká optického systému adaptéru pro záznam obrazu k dalekohledu s odnímatelným okulárem.

Dosavadní stav techniky

Při pozorování objektů dalekohledem je v mnoha případech nutné pořízení obrazového záznamu. Jsou známy v podstatě tři možnosti, které se k tomuto účelu využívají.

Na výstup z tělesa dalekohledu je umístěn speciálně konstruovaný fotoadaptér přenášející obraz z ohniskové roviny objektivu dalekohledu do obrazové roviny tělesa zrcadlové kamery. Nevýhodou tohoto adaptéru je nutnost odstranění okuláru před snímáním a poměrně nekomfortní pozorování objektu před záznamem na stínítku hledáčku či displeji.

Rovněž se používá fotografický přístroj včetně jeho objektivu souose umístěný pomocí mechanického držáku za okulár dalekohledu. Nevýhodou je opět ztráta možnosti pozorování předmětu okulárem souběžně se snímáním a nekomfortní pozorování před záznamem na stínítku hledáčku zrcadlové kamery či kontrolním displeji.

Je známa i speciální konstrukce některých jednoúčelových dalekohledů či odnímatelných okulárů, která umožňuje současně pozorovat i snímat obraz digitálním fotografickým přístrojem, trvale integrovaným do tělesa dalekohledu či okuláru. Nevýhodou tohoto řešení při současném bouřlivém rozvoji záznamových prostředí a digitální techniky je poměrně rychlé morální stárnutí těchto konstrukcí.

Úkolem technického řešení je vytvořit optický systém, který odstraní nevýhody stávajících řešení. Na jedné straně by měl umožnit komfortní pozorování předmětu okulárem dalekohledu po celou dobu, včetně doby snímání, a na druhé straně by měl odstranit závislost na stavu techniky záznamu.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje optický systém adaptéru k dalekohledu pro záznam obrazu, jehož podstata podle vynálezu spočívá v tom, že za objektivem dalekohledu je umístěna první skupina čoček s celkovou minusovou lámavostí, za níž následuje dělič světla pro rozdělení svazku paprsků do dvou větví, pozorovací větve a záznamové větve. Pozorovací větev je za děličem opatřena druhou skupinou čoček s celkovou plusovou lámavostí a záznamová větev je za děličem opatřena třetí skupinou čoček s celkovou plusovou lámavostí. Přitom poměr ohniskové vzdálenosti f₃ třetí skupiny čoček a druhé skupiny čoček f₂ je f₃/f₂ = 1,5 až 3,5 a obrazová rovina záznamové větve pro virtuální obraz je ve vzdálenosti -1,5 m až -3,0 m od poslední optické plochy.

Podstatné rovněž je, že první skupina čoček je umístěna před obrazovou rovinou objektivu dálekohledu.

Děličem světla ve výhodném provedení část paprsků pro pozorovací větev prochází v nezměněné ose a část paprsků pro záznamovou větev je odkloněna odrazem.

- 1 CZ 307077 B6

V obrazové rovině optického systému objektivu a první skupiny čoček se v pozorovací větvi obvykle nachází záměrná značka, přičemž je obvyklé, že alespoň jedna z druhé skupiny čoček je posuvná v ose pro korekci zaostření optické soustavy oka na záměrnou značku.

Za třetí skupinou čoček v záznamové větvi je z konstrukčních důvodů ve většině případů umístěn odrazný element pro lom svazku paprsků záznamové větve do osy rovnoběžné s optickou osou pozorovací větve.

Podstatné rovněž je, že ve výhodném provedení se výstupní pupila optického systému objektivu dalekohledu, první skupiny čoček a třetí skupiny čoček nachází ve vzdálenosti větší než 10 mm za poslední plochou odrazného elementu.

Ve výstupní pupile je ve výhodném provedení umístěna vstupní pupila objektivu záznamového přístroje pro analogový nebo elektronický záznam.

Výhodou a vyšším účinkem vynálezu je možnost pozorování vzdálených objektů a současně záznam obrazu na záznamový přístroj bez rušivého vlivu pro pozorovatele při pořízení záznamu.

Objasnění výkresů

Vynález optického systému adaptéru k dalekohledu pro záznam obrazuje blíže vysvětlen na příkladu provedení, který doprovází schematické znázornění základního uspořádání optického systému s naznačeným chodem paprsků na obr. 1.

Příklady uskutečnění vynálezu

Optický systém adaptéru k dalekohledu pro záznam obrazu má za objektivem 3 dalekohledu před obrazovou rovinou objektivu 3 umístěnu první skupinu 1 čoček s celkovou minusovou lámavostí.

V popisovaném příkladu provedení jde o netmelený rozptylný dublet. Za ní následuje dělič 2 světla pro rozdělení svazku paprsků do dvou větví, pozorovací větve a záznamové větve. Dělič 2 je vytvořen ze dvou stmelených hranolů, přičemž dělicí vrstva je nanesena na tmelené ploše prvního z nich.

Pozorovací větev je za děličem 2 opatřena druhou skupinou 4 čoček, tvořenou tříčlenným čtyřčočkovým elementem s celkovou plusovou lámavostí. V obrazové rovině optického systému objektivu 3 a první skupiny 1 čoček, tedy v předmětové rovině druhé skupiny 4 čoček se v pozorovací větvi nachází destička se záměrnou značkou 6. Alespoň jedna z druhé skupiny 4 čoček je posuvná v ose pro korekci zaostření optické soustavy oka 7 na záměrnou značku 6.

Záznamová větev, odkloněná děličem 2 cca o 100° je za děličem 2 opatřena čtyřčočkovou třetí skupinou 5 čoček s celkovou plusovou lámavostí. Za třetí skupinou 5 čoček v záznamové větvi je umístěn odrazný hranol 8 pro lom svazku paprsků záznamové větve do osy rovnoběžné s optickou osou pozorovací větve. Poměr ohniskové vzdálenosti f₃ třetí skupiny 5 čoček a druhé skupiny 4 čoček f₂ je f₃/f₂ = 1,5 až 3,5. Obrazová rovina záznamové větve pro virtuální obraz je ve vzdálenosti -1,5 m až-3,0 m od poslední optické plochy.

Výstupní pupila 9 optického systému objektivu 3 dalekohledu, první skupiny 1 čoček a třetí skupiny 5 čoček se nachází ve vzdálenosti větší než 10 mm za poslední plochou odrazného hranolu 8. Ve výstupní pupile 9 je umístěna vstupní pupila objektivu záznamového přístroje 10 pro analogový nebo elektronický záznam.

Dva příklady konstrukčních parametrů jsou uvedeny v následujících tabulkách:

-2CZ 307077 B6

Příklad konstrukčních parametrů č. 1

Záznamový optický systém
	R	d	n	V
1	-114,84	1,00	1,5168	64,2
2	18,08	3,21
3	19,91	5,40	1,7283	28,4
4	26,38	14,03
5	oo	21,46	1,5688	56,1
6	oo	26,15
7	48,61	6,00	1,5891	61,3
8	-35,17	5,12
9	-33,53	1,90	1,7174	29,5
10	35,06	6,38
11	578,53	4,40	1,6204	60,3
12	-36,56	4,03
13	32,57	5,30	1,6204	60,3
14	-6470,00	8,15
15	00	25,00	1,5168	64,2

oo

Pozorovací optický systém

1	R -114,84	d 1,00	n 1,5168	y 64,2
2	18,08	3,21
3	19,91	5,40	1,7283	28,4
4	26,38	14,03
5	OO	20,90	1,5688	56,1
6	00	9,89
7	00	3,00	1,5168	64,2
8	00	8,85
9	-101,10	6,80	1,5891	61,3
10	-32,65	0,15
11	41,09	11,50	1,6204	60,3
12	-21,90	1,50	1,8052	25,4
13	-67,97	3,60
14	21,20	7,00	1,5891	61,3
15	99,20

Příklad konstrukčních parametrů č. 2

Záznamový optický systém

1	R -109,48	d 1,00	n 1,5168	v 64,2
2	18,64	3,35
3	20,50	5,27	1,7552	27,6
4	26,47	14,03
5	00	21,46	1,5688	56,1
6	00	26,23
7	55,22	6,00	1,5891	61,3
8	-36,22	5,30
9	-37,97	1,90	1,7174	29,5
10	34,82	6,20
11	258,43	4,50	1,5891	61,3
12	-36,69	3,80
13	31,75	5,50	1,5891	61,3
14	-2124,90	8,15
15	00	25,00	1,5168	64,2

oo

Pozorovací optický systém

R	d	n	n
1	-109,48	1,00	1,5168	64,2
2	18,64	3,35
3	20,50	5,27	1,7552	27,6
4	26,47	14,03
5	00	20,90	1,5688	56,1
6	00	9,89
7	00	3,00	1,5168	64,2
8	00	8,85
9	-201,20	7,00	1,5891	61,3
10	-35,80	0,15
11	40,67	11,00	1,5891	61,3
12	-22,68	1,50	1,8467	23,8
13	-57,09	3,60
14	21,62	7,00	1,5891	61,3
15	110,30

V tabulkách jsou použity v oblasti optiky běžně užívané značky:

R - poloměr křivosti d - tloušťka optického elementu nebo distance mezi optickými elementy, tedy tloušťka optického prostředí n - index lomu v - Abbeovo číslo - bezrozměrná jednotka udávající disperzní mohutnost prostředí.

-4CZ 307077 B6

Obraz vytvořený objektivem 3 dalekohledu je první skupinou 1 čoček upraven pro další zpracování záznamovou a pozorovací větví. Její funkcí je rovněž prodloužení sečny objektivové části dalekohledu tak, aby vznikl prostor jednak pro umístění děliče 2, jednak pro umístění záznamového přístroje 10, nejčastěji fotografického, za záznamovou větev. Pozorovací větev slouží pro pozorování objektu a k zaostření obrazu pro záznamovou větev. Záznamová větev vytváří virtuální obraz pro další zpracování záznamovým přístrojem 10. Odrazný hranol 8 umístěný za třetí soustavou 5 čoček láme optickou osu záznamové větve do směru rovnoběžného s pozorovací větví a zároveň upravuje obraz ve smyslu výškové orientace.

Koncovým elementem navazujícím na záznamovou větev je záznamový přístroj 10, např. digitální či analogový fotografický přístroj nebo videokamera, se snímacím objektivem, jehož vstupní pupila leží ve výstupní pupile 9 záznamové větve. Záznamová větev je nastavena na vytvoření virtuálního obrazu v konečné vzdálenosti, např. -2 m, vhodné pro zaostření běžných záznamových přístrojů 10 umístěných za záznamovou větví.

Zaostření záznamové větve se děje ve třech krocích. V prvním kroku pozorovatel osovým posunem prvních dvou členů druhé skupiny 4 čoček zaostří záměrnou značku 6 podle svého oka 7. Ve druhém kroku zaostří pozorovatel pozorovaný předmět ostřícím posuvem dalekohledu. Rovina záměrné značky 6 se nachází v koincidenci s předmětovou rovinou záznamové větve. Pro přesné zaostření záznamové větve je výhodné použít kratší ohniskovou vzdálenost f₂ pozorovací větve, než je ohnisková vzdálenost f₃ záznamové větve. Ve třetím kroku se připojený záznamový přístroj 10 doostří automaticky či manuálně na obraz záznamové větve.

Záznamový přístroj 10 tak provádí záznam obrazu bez nutnosti přerušení pozorování.

Pokud je pro dosažení maximálního komfortu pozorování bez rušivého vjemu záměrné značky 6 a bez poklesu jasu řešena dvojice děliče 2 a destičky se záměrnou značkou 6 jako výsuvný či výklopný modul, je při pozorování veškerý světelný tok směrován do pozorovací větve, a pouze na okamžik záznamu je zařazen dělič 2 a destička se záměrnou značkou 6.

Průmyslová využitelnost

Optický systém adaptéru k dalekohledu pro záznam obrazu podle technického řešení je průmyslově vyrobitelný pro využití v různých oblastech pro současné pozorování a záznam vzdálených objektů.

Claims

1. Optický systém adaptéru k dalekohledu pro záznam obrazu, vyznačující se tím, že za objektivem (3) dalekohledu je umístěna první skupina (1) čoček s celkovou minusovou lámavostí, za níž následuje dělič (2) světla pro rozdělení svazku paprsků do dvou větví, pozorovací větve a záznamové větve, kde pozorovací větev je za děličem (2) opatřena druhou skupinou (4) čoček s celkovou plusovou lámavostí a záznamová větev je za děličem (2) opatřena třetí skupinou (5) čoček s celkovou plusovou lámavostí, přičemž poměr ohniskové vzdálenosti f₃ třetí skupiny (5) čoček a druhé skupiny (4) čoček f₂ je f₃/f₂ = 1,5 až 3,5 a obrazová rovina záznamové větve pro virtuální obraz je ve vzdálenosti -1,5 m až-3,0 m od poslední optické plochy.

2. Optický systém adaptéru k dalekohledu podle nároku 1, vyznačující se tím, že první skupina (1) čoček je umístěna před obrazovou rovinou objektivu (3) dalekohledu.

3. Optický systém adaptéru k dalekohledu podle nároku 1, vyznačující se tím, že děličem (2) světla část paprsků pro pozorovací větev prochází v nezměněné ose a část paprsků pro záznamovou větev je odkloněna odrazem.

4. Optický systém adaptéru k dalekohledu podle nároku 1, vyznačující se tím, že v obrazové rovině optického systému objektivu (3) dalekohledu a první skupiny (1) čoček se v pozorovací větvi nachází záměrná značka (6).

5. Optický systém adaptéru k dalekohledu podle nároku 4, vyznačující se tím, že alespoň jedna z druhé skupiny (4) čoček je posuvná v ose pro korekci zaostření optické soustavy oka (7) na záměrnou značku (6).

-5 CZ 307077 B6

6. Optický systém adaptéru k dalekohledu podle nároku 1, vyznačující se tím, že za třetí skupinou (5) čoček v záznamové větvi je umístěn odrazný element (8) pro lom svazku paprsků záznamové větvě do osy rovnoběžné s optickou osou pozorovací větve.

7. Optický systém adaptéru k dalekohledu podle nároku 6, vyznačující se tím, že výstupní pupila (9) optického systému objektivu (3) dalekohledu, první skupiny (1) čoček a třetí skupiny (5) čoček se nachází ve vzdálenosti větší než 10 mm za poslední plochou odrazného elementu (8).

8. Optický systém adaptéru k dalekohledu podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve výstupní pupile (9) je umístěna vstupní pupila objektivu záznamového přístroje (10) pro analogový nebo elektronický záznam.