PL173962B1 - Wizjer - Google Patents

Abstract

1. Wizjer zawierajacy uklad optyczny umieszczo- ny w obudowie, znamienny tym, ze uklad optyczny ma czesc obiektywowa (2) do wytwarzania obrazu rzeczywistego i odwróconego, zamocowana w rurze (4), która jest zamontowana w drzwiach lub scianie, a na osi optycznej (15) czesci obiektywowej (2), za co najmniej jednym jej elementem jest umieszczony ere- ktor (14) do ponownego odwracania obrazu odwróco- nego, zas w poblizu erektora (14) zamocowany jest co najmniej jeden element odbijajacy do katowego odchylania swietlnych wychodzacych z czesci obie- ktywowej (2), przy czym pomiedzy erektorem (14) i co najmniej jednym elementem odbijajacym jest umieszczony ekran (18), na którym powstaje obraz rzeczywisty, przy czym ekran (18) jest osadzony wa- hadlowo w uchwycie (22) i jest zamocowany prze- suwnie w kierunku prostopadlym do wiazki promieni swietlnych wychodzacych z erektora (14) zas rura (4) jest polaczona nieruchomo z obudowa ( 10) otaczajaca erektor (14), ekran (18) oraz element odbijajacy, przy czym w obudowie ( 10) jest osadzony element obser- wacyjny do powiekszania obrazu rzeczywistego, od- wróconego przez erektor (14). Fig 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wizjer.

Wizjery tego typu przeznaczone do montowania w drzwiach, ścianach i temu podobne.

Znane dotychczas wizjery wytwarzały obrazy urojone wymagające zbliżenia oka użytkownika do okularu.

Ujawnione w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych 4 726 670 i 4 892 399 wizjery zawierają układ optyczny wytwarzający obraz rzeczywisty nadający się do rzutowania. Obraz ten można oglądać z pewnej odległości. W wizjerze ujawnionym w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych 4 892 399 zastosowano w erektorze podwójny pryzmat Dove’a, który wymaga wykonania dużego otworu w drzwiach. Układ optyczny wykorzystany w patencie Stanów Zjednoczonych 4 726 670 jest układem wąskokątnym. W układzie optycznym zastosowano również ekran matowy. Obydwa te znane rozwiązania mają wiele wad. Przede wszystkim osie optyczne układów optycznych mają stałe ukierunkowanie, a więc przy obserwacji z bliska wymaga to schylania się użytkownika wysokiego wzrostu, natomiast użytkownicy niskiego wzrostu muszą stawać na palcach. Wykonanie dużego otworu w drzwiach nawet dwuśrednicowego nie zawsze jest możliwe przez użytkownika. Przy wymianie i wykorzystaniu stosunkowo niewielkiego istniejącego otworu, zadanie to jest trudne nawet dla specjalisty. Taki duży otwór stwarza też pewne niebezpieczeństwo, polegające na tym, że wypchnięcie wizjera otwiera dostęp dla niepowołanego manipulowania przy zamku drzwiowym od wewnętrznej strony drzwi.

Wizjer według wynalazku charakteryzuje się tym, że układ optyczny ma część obiektywową do wytwarzania obrazu rzeczywistego i odwróconego, zamocowaną w rurze, którajest montowana w drzwiach lub ścianie, a na osi optycznej części obiektywowej, za co najmniej jednym jej elementem jest umieszczony erektor do ponownego odwracania obrazu odwróconego, zaś w pobliżu erektora zamocowany jest co najmniej jeden element odbijający do kątowego odchylania promieni świetlnych wychodzących z części obiektywowej, przy czym pomiędzy erektorem i co najmniej jednym elementem odbijającym jest umieszczony ekran, na którym powstaje obraz rzeczywisty, przy czym ekran jest osadzony wahadłowo w uchwycie i jest zamocowany przesuwnie w kierunku prostopadłym do wiązki promieni świetlnych wychodzących z erektora, zaś rura jest połączona nieruchomo z obudową otaczającą erektor i ekran oraz element odbijający, przy czym w obudowie jest osadzony element obserwacyjny do powiększania obrazu rzeczywistego, odwróconego przez erektor.

Korzystnie element obserwacyjny jest zamocowany wahliwie w płaszczyźnie pionowej wokół umownej osi poziomej.

Korzystnie elementem obserwacyjnym jest soczewka.

Korzystnie element obserwacyjny jest zamocowany wahliwie, przy czym promień wahania jest co najmniej w przybliżeniu równy długości drogi wiązki światła między płaszczyzną

173 962 ogniskową części obiektywowej po stronie jej obrazu, a pierwszą płaszczyzną główną części obiektywowej.

Korzystnie element obserwacyjny ma pierwszą ogniskową dłuższą niż długość drogi wiązki światła.

Korzystnie część obiektywowa układu optycznego stanowi wielosoczewkowy układ szerokokątny.

Korzystnie co najmniej jedna soczewka wielosoczewkowego układu jest asferyczna.

Korzystnie co najmniej jeden element odbijający jest zwierciadłem płaskim, które jest ustawione do zmiany kierunku osi optycznej o około 90° i jest umieszczone w obudowie, w pobliżu elementu obserwacyjnego.

Korzystnie erektor umieszczony w obudowie jest pryzmatyczny.

Korzystnie erektor pryzmatyczny jest krytym pryzmatem pentagonalnym.

Korzystnie umieszczony w obudowie erektor jest zwierciadłem.

Korzystnie erektor zawiera układ zwierciadeł dających efekt optyczny krytego pryzmatu pentagonalnego.

Korzystnie obudowa zawiera pierwszą część, w której jest umieszczony erektor, i drugą część, w której jest osadzony element odbijający, przy czym pierwsza część jest zamocowana nieruchomo, zaś druga część jest zamocowana obrotowo wokół odcinka osi pionowej części obiektywu, łączącego erektor z elementem odbijającym.

Inny przykład wykonania wizjera według wynalazku charakteryzuje się tym, ze układ optyczny ma część obiektywową do wytwarzania obrazu rzeczywistego i odwróconego, zamocowaną w rurze, która jest zamontowana w drzwiach lub ścianie, a za co najmniej jednym elementem części obiektywowej jest umieszczony erektor do ponownego odwracania obrazu odwróconego, zaś w pobliżu erektora zamocowany jest co najmniej jeden element odbijający do odchylania promieni świetlnych wychodzących z części obiektywowej, przy czym z rurą jest połączona nieruchomo obudowa, otaczająca erektor i element odbijający, zaś w obudowie jest osadzony element obserwacyjny do oglądania obrazu rzeczywistego i odwróconego przez erektor, przy czym element obserwacyjny umieszczony jest w płaszczyźnie ogniskowej, po stronie obrazu części obiektywowej.

Korzystnie element obserwacyjny jest co najmniej częściowo przezroczystym płaskim oknem, zawierającym powierzchnię rozpraszającą, która jest powierzchnią obrazu rzeczywistego.

Korzystnie co najmniej jeden element części obiektywowej jest zamocowany wewnątrz obudowy między erektorem i elementem odbijającym.

Zaletą wizjera według wynalazku jest wykorzystanie szerokokątnego układu optycznego oraz elementów odwracających obraz, umożliwiających zastosowanie stosunkowo niewielkiej soczewki wejściowej oraz zabezpieczenie obrazu od światła zewnętrznego w celu poprawienia kontrastu obrazu. Pozwala to również na pochylenie osi optycznej po stronie obserwacyjnej wizjera w celu optymalnego dopasowania do danego użytkownika. Poza tym wizjer może mieścić się w stosunkowo niewielkim otworze.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszy przykład wykonania wizjera według wynalazku w uproszczonym przekroju poziomym, fig. 2 - wizjer z fig. 1 w widoku z przodu, w kierunku strzałki A, fig. 3 wizjer z fig. 1 w widoku z boku w kierunku strzałki B, fig. 4 - inny przykład wykonania wizjera w przekroju pionowym, a fig. 5 - trzeci przykład wykonania wizjera według wynalazku, w przekroju pionowym.

Przedstawiona na fig. 1 część obiektywowa 2 wielosoczewkowego układu optycznego szerokokątnego, jest osadzona w rurze 4, którajest zamontowana w drzwiach 6 i unieruchomiona za pomocą pierścienia gwintowanego 8. Pomieszczenie znajduje się po lewej stronie drzwi 6.

Obudowa 10, korzystnie wykonana z jednego z konstrukcyjnych tworzyw sztucznych, przymocowana jest do rury za pośrednictwem wtopionego przy odlewaniu pierścienia metalowego 12. Obudowa 10 zawiera erektor 14, którym jest wewnętrznie kryte zwierciadło, odpowiednik pryzmatu Amiciego. Erektor 14 ponownie odwraca odwrócony obraz wytwarzany przez część obiektywową 2 i zmienia kierunek osi optycznej 15 o 90°.

173 962

W obudowie 10 jest zamocowany nieruchomo również element odbijający, którym jest zwierciadło odbijające 16, zmieniające drugi raz kierunek osi optycznej 15. Korzystnie zwierciadło odbijające jest zwierciadłem z zewnętrzną powierzchnią roboczą.

Pomiędzy erektorem 14 i zwierciadłem odbijającym 16, w płaszczyźnie ogniskowej po obrazowej stronie części obiektywowej 2 jest umieszczony płaski ekran 18 zawierający powierzchnię rozpraszającą 20, na której powstaje obraz rzeczywisty wytworzony przez część obiektywową 2, po jego odwróceniu w erektorze 14. Korzystnie ekran 18 jest płaską szklaną płytką zawierającą powierzchnię matową 20. Ekran 18 zamocowany jest w uchwycie 22, na końcu ramienia 24, które za pomocą elementu manipulacyjnego 26, z zewnątrz obudowy 10, jest przemieszczane ruchem wahadłowym dla umożliwienia wysunięcia ekranu 18 zamocowanego pomiędzy erektorem 14 i zwierciadłem odbijającym 16 z wiązki światła.

Możliwe jest dodatkowe zamocowanie kuloodpornej płyty 17 bezpieczeństwa.

Wizjer według wynalazku zawiera również soczewkę obserwacyjną 28, zamocowaną w ramce 32, która jest przegubowo osadzona w obudowie 10. Soczewka obserwacyjna 28 jest pochylana, czyli przesuwana ruchem wahadłowym w dół lub w górę (patrz również fig. 2 i 3 ) dla wygody użytkowników o różnym wzroście. Obracanie soczewki obserwacyjnej 28 umożliwia ukształtowany występ 34 ramki 32, który porusza się w łukowatym rowku 36 ukształtowanym w tej części obudowy 10, w której osadzona jest ramka 32. Rowek pierścieniowy 36 ma promień co najmniej w przybliżeniu równy odległości, mierzonej wzdłuż osi optycznej, między płaszczyzną ogniskową części obiektywowej 2, to znaczy powierzchnią rozpraszającą 20 ekranu 18, a soczewką obserwacyjną 28, czyli pierwszą płaszczyzną główną soczewki obserwacyjnej.

Dla zapewnienia pionowości przedmiotu również na jego obrazie, oś optyczna 15 między erektorem 14 i zwierciadłem odbijającym 16 jest dokładnie pozioma, ponieważ odchylenie a od poziomu powoduje odchylenie o 2a obrazu od pionu. Do unieruchomienia obudowy 10 po jej wyregulowaniu służy element 38 w kształcie litery L, przymocowany do drzwi 6, korzystnie taśmą dwustronnie klejącą. Dłuższe ramię 40 elementu L 38 wchodzi z pewnym luzem w szczelinę 42 ukształtowaną w obudowie 10. Stosunkowo duży otwór ramienia 40 umożliwia przepuszczenie wkręta 44 przez ramię 40 po wypoziomowaniu obudowy 10. Pozwala to na stosowanie wizjera przy różnych grubościach drzwi, jak również na dokręcenie nakrętki 46 unieruchamiającej obudowę 10.

Na fig. 2 przedstawiono ramkę 32 i soczewkę obserwacyjną 28 w położeniu normalnym (linie ciągłe) i w położeniu opuszczenia (linie przerywane). W wyrwaniu obudowy 10 widoczny jest ekran 18, połączony z uchwytem 22, ramieniem 24 i elementem manipulacyjnym 26, w położeniu roboczym ekranu 18 (linie ciągłe) i w położeniu jego odchylenia (linie przerywane).

Na fig. 3 ramka 32 znajduje się w położeniu normalnym (linie ciągłe) i w położeniu opuszczonym (linie przerywane). Punkt 0 jest środkiem obrotu wspomnianego powyżej ruchu wahadłowego.

Inny przykład wykonania wizjera według wynalazku przedstawiono schematycznie na fig. 4.

Według tego przykładu wykonania erektor 14 jest krytym pryzmatem pentagonalnym zastępującym wewnętrzne zwierciadła kryte z fig. 1. Zespół zwierciadeł odwraca obraz względem osi pionowej (góra przedmiotu jest górą obrazu, lecz strona prawa przedmiotu jest stroną lewą obrazu), zaś pryzmat kryty pentagonalny odwraca obraz względem osi poziomej (prawa strona przedmiotu jest również prawą stroną obrazu). Umożliwia to obserwatorowi znajdującemu się wewnątrz pomieszczenia odczytanie dokumentów identyfikacyjnych pokazywanych do obiektywu.

Przy stosowaniu urządzenia odchodzącego pionowo w dół od rury (w przeciwieństwie do wykonania poprzedniego, które odchodzi w kierunku poziomym), zachowuje się symetrię powierzchni drzwi.

Przedstawiona na fig. 4 obudowa zawiera dwie części dolną 10' i górną 10 połączone złączem 11, które zapewnia dolnej części 10' obudowy jeden stopień swobody, przy obrocie wokół osi pionowej (patrz podwójna strzałka C), przez co soczewka obserwacyjna 28 obraca się ruchem wahadłowym wokół tej osi w granicach kąta ± 90°. Umożliwia to obserwację również

173 962 z pozycji innych, niż dokładnie na wprost drzwi. Poza tym oś 48 elementu odchylania ekranu jest w mimośrodowym otworze tarczy 50. Obracając tarczę 50, dokładnie reguluje się położenie powierzchni rozpraszającej 20 ekranu, aż uzyska się zgodności z płaszczyzną ogniskową części obiektywowej 2.

W tym wykonaniu soczewka obserwacyjna 28 również jest odchylana w górę i w dół. W obu wykonaniach położenie soczewki obserwacyjnej 28, po jej wyregulowaniu, utrzymuje się w wyniku tarcia lub z ukształtowanymi zablokowanymi występami.

Zwykle osoba stojąca za drzwiami 6 obserwowana jest na ekranie w położeniu przedstawionym na fig. 1. W normalnych warunkach oświetlenia obraz wytwarzany przez część obiektywową 2 na powierzchni rozpraszającej 20 ekranu 18 jest dostatecznie jasny, a soczewka obserwacyjna 28 powiększa obraz z ostrością wystarczającą do dokonania identyfikacji.

Zamocowanie ekranu rozpraszającego 18 na drodze wiązki światła zapobiega obserwacji, przez osobę znajdującą się po drugiej stronie drzwi, pomieszczenia lub szczegółów jego wnętrza, lub identyfikacji osoby znajdującej się wewnątrz pomieszczenia. W słabszych warunkach świetlnych, lub kiedy do identyfikacji potrzebna jest większa liczba szczegółów (w przypadku legitymacji itp.), konieczne jest wysunięcie ekranu 18 z wiązki światła i umożliwienie powstania jasnego i wyraźnego obrazu.

Wizjer według wynalazku nie jest teleskopem, w którym obiektyw wytwarza obraz w płaszczyźnie ogniskowej, i który następnie ponownie jest odtwarzany przez okular w nieskończoności, tak aby umożliwić jego wygodną obserwację bez wysiłku oka. W teleskopie (astronomicznym) płaszczyzna ogniskowa obiektywu (w tym przypadku części obiektywowej 2) i płaszczyzna ogniskowa okularu (w tym przypadku soczewki obserwacyjnej 28) pokrywałyby się.

Powoduje to, że soczewka obserwacyjna 28 wytwarza na ekranie 18 obraz przynajmniej pewnych obszarów pomieszczenia, i ten obraz jest dostępny dla obserwacji przez osobę znajdującą się za drzwiami.

Ponieważ układy optyczne pracują w obu kierunkach, to wysunięcie ekranu 18 daje efekt podobny dla osoby patrzącej w część obiektywową 2 od zewnątrz, jak dla obserwatora znajdującego się wewnątrz pomieszczenia.

Z tego powodu płaszczyzna ogniskowa soczewki obserwacyjnej 28 nie pokrywa się z powierzchnią rozpraszającą 20 ekranu 18, lecz jest umieszczona nieco za nią, w stronę części obiektywowej 2. W praktyce ta odległość, mierzona wzdłuż osi optycznej, między soczewką obserwacyjną 28 i powierzchnią rozpraszającą 20 ekranu 18 wynosi tylko 2/3 całej wartości ogniskowej soczewki obserwacyjnej 28. W wyniku tego soczewka obserwacyjna 28 na powierzchni 20 nie wytwarza obrazu użytecznego. Ponadto przy wysunięciu ekranu 18 obraz obserwowany przez osobę znajdującą się wewnątrz pomieszczenia jest zadowalający, natomiast obraz dla osoby na zewnątrz pomieszczenia ma duże wady spowodowane brakiem ostrości, zwłaszcza przy powiększeniach większych od 1. Podobnie, podczas gdy patrzenie przez soczewkę obserwacyjną zapewnia pole widzenia około 60°, to obserwacja przez część obiektywową 2 daje pole obserwacji, które jest proporcjonalne do odwrotności kwadratu powiększenia. Jeśli to ostatnie wynosi około 3x, to pole obserwacji może wynosić 60/6 = 6,6°.

Na fig. 5 przedstawiono jeszcze inne wykonanie wizjera według wynalazku. W tym przypadku soczewka obserwacyjna 28 jest zastąpiona okiennym płaskim ekranem 52 z matową powierzchnią rozpraszającą 54, a wysuwany ruchem wahadłowym ekran 18 został zastąpiony soczewką 56 zamocowaną na wsporniku 58 w obudowie. Soczewka 56 umieszczona jest współosiowo z osią optyczną wielosoczewkowej części obiektywowej 2 i jest jednym z elementów tej wielosoczewkowej części obiektywowej 2. Jej zadaniem jest wytwarzanie obrazu rzeczywistego na przedniej rozpraszającej powierzchni 54 ekranu 52, na którym obraz jest obserwowany.

Podobnie jak soczewka obserwacyjna 28, ekran 52 zamocowany w ramce 32 ma regulowane pochylenie, czyli obracany jest w dół lub w górę, w zależności od potrzeb użytkowników różnego wzrostu.

Przynajmniej niektóre z elementów soczewkowych są wykonane jako asferyczne i przynajmniej niektóre z elementów optycznych są wykonane z tworzywa sztucznego.

173 962

Należy zaznaczyć, że możliwa jest również realizacja krytego pryzmatu pentagonalnego 14 za pomocą zwierciadeł.

Konstrukcję służącą do dokładnego ogniskowania, z wykorzystaniem tarczy 50 i otworu mimośrodowego można zastosować oczywiście również w odmianie wykonania z fig. 1.

Dla specjalisty jest oczywiste, że wynalazek nie jest ograniczony do przedstawionych szczegółów wykonań. Przedstawione odmiany wykonania uważa się zatem pod każdym względem za poglądowe.

Fig.2.

173 962

Fig.4.

173 962

Fig.5.

173 962

Fig.1.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wizjer zawierający układ optyczny umieszczony w obudowie, znamienny tym, że układ optyczny ma część obiektywową (2) do wytwarzania obrazu rzeczywistego i odwróconego, zamocowaną w rurze (4), która jest zamontowana w drzwiach lub ścianie, a na osi optycznej (15) części obiektywowej (2), za co najmniej jednym jej elementem jest umieszczony erektor (14) do ponownego odwracania obrazu odwróconego, zaś w pobliżu erektora (14) zamocowany jest co najmniej jeden element odbijający do kątowego odchylania promieni świetlnych wychodzących z części obiektywowej (2), przy czym pomiędzy erektorem (14) i co najmniej jednym elementem odbijającym jest umieszczony ekran (18), na którym powstaje obraz rzeczywisty, przy czym ekran (18) jest osadzony wahadłowo w uchwycie (22) i jest zamocowany przesuwnie w kierunku prostopadłym do wiązki promieni świetlnych wychodzących z erektora (14) zaś rura (4) jest połączona nieruchomo z obudową (10) otaczającą erektor (14), ekran (18) oraz element odbijający, przy czym w obudowie (10) jest osadzony element obserwacyjny do powiększania obrazu rzeczywistego, odwróconego przez erektor (14).
2. 2. Wizjer według zastrz. 1, znamienny tym, że element obserwacyjny jest zamocowany wahliwie w płaszczyźnie pionowej wokół umownej osi poziomej.
3. 3. Wizjer według zastrz. 1, znamienny tym, że elementem obserwacyjnym jest soczewka (28).
4. 4. Wizjer według zastrz. 2, znamienny tym, że promień wahania elementu obserwacyjnego jest co najmniej w przybliżeniu równy długości drogi wiązki światła między płaszczyzną ogniskową części obiektywowej (2) po stronie jej obrazu, a pierwszą płaszczyzną główną części obiektywowej (2).
5. 5. Wizjer według zastrz. 4, znamienny tym, ze element obserwacyjny ma pierwszą ogniskową dłuższą niż długość drogi wiązki światła.
6. 6. Wizjer według zastrz. 1, znamienny tym, że część obiektywowa (2) układu optycznego stanowi wielosoczewkowy układ szerokokątny.
7. 7. Wizjer według zastrz. 6, znamienny tym, że co najmniej jedna soczewka (28) wielosoczewkowego układu jest asferyczna.
8. 8. Wizjer według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden element odbijający jest zwierciadłem płaskim (16), które jest ustawione do zmiany kierunku osi optycznej (15) o około 90° i jest umieszczone w obudowie (10) w pobliżu elementu obserwacyjnego.
9. 9. Wizjer według zastrz. 1, znamienny tym, że erektor (14) umieszczony w obudowie (10) jest pryzmatyczny.
10. 10. Wizjer według zastrz. 9, znamienny tym, że erektor (14) pryzmatyczny jest krytym pryzmatem pentagonalnym.
11. 11. Wizjer według zastrz. 1, znamienny tym, że umieszczony w obudowie (10) erektor (14) jest zwierciadłem.
12. 12. Wizjer według zastrz. 1, znamienny tym, że erektor (14) zawiera układ zwierciadeł dających efekt optyczny krytego pryzmatu pentagonalnego.
13. 13. Wizjer według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (10) zawiera pierwszą część (10), w której jest umieszczony erektor (14) i drugą część (10'), w której jest osadzony element odbijający, przy czym pierwsza część (10) jest zamocowana nieruchomo, zaś druga część (10') jest zamocowana obrotowo wokół odcinka osi pionowej części obiektywowej (2) łączącego elektor (14) z elementem odbijającym.
14. 14. Wizjer zawierający układ optyczny umieszczony w obudowie, znamienny tym, że układ optyczny ma część obiektywową (2) do wytwarzania obrazu rzeczywistego i odwróconego, zamocowaną w rurze (4), która jest zamontowana w drzwiach lub ścianie, a za co najmniej

    173 962 jednym elementem części obiektywowej (2) jest umieszczony erektor (14) do ponownego odwracania obrazu odwróconego, zaś w pobliżu erektora (14) zamocowany jest co najmniej jeden element odbijający do odchylania promieni świetlnych wychodzących z części obiektywowej (2), przy czym z rurą (4) jest połączona nieruchomo obudowa (10) otaczająca erektor (14) i element odbijający, zaś w obudowie (10) jest osadzony element obserwacyjny do oglądania obrazu rzeczywistego i odwróconego przez erektor (14), przy czym element obserwacyjny umieszczony jest w płaszczyźnie ogniskowej, po stronie obrazu części obiektywowej (2).
15. 15. Wizjer według zastrz. 14, znamienny tym, że element obserwacyjny jest co najmniej częściowo przezroczystym płaskim oknem, zawierającym powierzchnię rozpraszającą, którajest powierzchnią obrazu rzeczywistego.
16. 16. Wizjer według zastrz. 14, znamienny tym. że co najmniej jeden element części obiektywowej (2) jest zamocowany wewnątrz obudowy (10) między erektorem (14) i elementem odbijającym.