RU153040U1

RU153040U1 - BIOCULAR LOOP

Info

Publication number: RU153040U1
Application number: RU2014146059/28U
Authority: RU
Inventors: Евгений Гурьянович Попов; Юрий Брунович Шлишевский
Original assignee: Акционерное общество "Швабе - Приборы"; Акционерное общество "Швабе - Оборона и Защита"
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2015-06-27

Abstract

Биокулярная лупа, содержащая оптически связанные отражательную призму для преломления оптической оси и размещенные по обе стороны от неё линзовые компоненты, из которых второй по ходу луча компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости предметов, а линзовые компоненты, размещенные после отражательной призмы, имеют световые зоны прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали, отличающаяся тем, что содержит шесть компонентов, из которых три линзовых компонента размещены по ходу луча перед отражательной призмой, при этом первый и третий компоненты - положительные мениски, обращенные вогнутостью к плоскости предметов, четвертый компонент - отражательная призма, пятый - склеенная линза, состоящая из отрицательной и положительной линз, шестой - положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости предметов, линзовые компоненты, размещенные перед отражательной призмой, имеют световые зоны прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали, при этом размер световой зоны по горизонтали первого компонента составляет не менее 26мм, а плоскость предметов смещена относительно передней фокальной плоскости биокулярной лупы по направлению к биокулярной лупе на величину от 0,45 до 1,5мм.A biocular loupe containing optically coupled reflective prism for refracting the optical axis and lens components located on both sides of it, of which the second component along the beam is the positive meniscus facing concavity to the plane of objects, and the lens components placed after the reflective prism have light horizontal rectangular zones with a long side, characterized in that it contains six components, of which three lens components are placed along the beam in front of the reflective prize oh, while the first and third components are positive menisci facing concavity to the plane of objects, the fourth component is a reflective prism, fifth is a glued lens consisting of negative and positive lenses, sixth is a positive meniscus facing concavity to the plane of objects, lens components, placed in front of the reflective prism have rectangular light zones with a long side horizontally, while the size of the horizontal light zone of the first component is at least 26 mm, and the plane l objects are shifted relative to the front focal plane of the biocular magnifier in the direction of the biocular magnifier by a value from 0.45 to 1.5 mm.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в ночных устройствах наблюдения, например, в ночных приборах наблюдения механика-водителя бронетанковой техники.The utility model relates to optical instrumentation and can be used in night-time surveillance devices, for example, in night-time surveillance devices of a driver of an armored vehicle.

Известна биокулярная лупа, содержащая оптически связанные отражательную призму для преломления оптической оси и размещенные по обе стороны от нее линзовые положительные компоненты с одиночной положительной линзой в составе каждого из них (А.с. СССР №851319, МПК G02B 25/00).Known biocular magnifier containing optically coupled reflective prism for refracting the optical axis and placed on both sides of it are lens positive components with a single positive lens in each of them (AS USSR No. 851319, IPC G02B 25/00).

Указанная лупа имеет небольшое удаление выходного зрачка (30 мм), что неудобно для наблюдения, особенно в приборах механика-водителя бронетанковой техники, а также большое фокусное расстояние (45 мм), что ограничивает ее использование в указанных приборах из-за увеличения продольных габаритов.The specified magnifier has a small removal of the exit pupil (30 mm), which is inconvenient for observation, especially in the devices of the driver of the armored vehicles, as well as a large focal length (45 mm), which limits its use in these devices due to the increase in longitudinal dimensions.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой - прототипом - является биокулярная лупа перископического устройства для дневного и ночного наблюдения ТВК-1Б, выпускаемого ОАО «Швабе - Оборона и Защита», г. Новосибирск (Изделие ТВК-1Б. Руководство по эксплуатации АЛ3.803.124 РЭ, 2011 г.).The closest in technical essence to the claimed one - the prototype - is a biocular magnifier of a periscope device for day and night observation of TVK-1B manufactured by Shvabe - Defense and Defense OJSC, Novosibirsk (Product TVK-1B. Operation manual AL3.803.124 RE , 2011).

В изделии ТВК-1Б биокулярная лупа образует совместно с головной призмой, объективом и электронно-оптическим преобразователем ночной перископический канал, формирующий изображение с видимым увеличением, близким к 1^х. Биокулярная лупа имеет большой диаметр, обеспечивающий возможность одновременного наблюдения изображения двумя глазами. Это позволяет водителю более свободно располагаться по отношению к устройству наблюдения.In the TVK-1B product, the biocular magnifier forms, together with the head prism, lens, and electron-optical transducer, a night periscope channel forming an image with a visible magnification close to 1 ^x . The biocular loupe has a large diameter, allowing simultaneous observation of the image with two eyes. This allows the driver to sit more freely in relation to the surveillance device.

Биокулярная лупа содержит пять оптически связанных компонентов, из которых первый - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости предметов, второй - положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости предметов, третий - отражательная призма, четвертый и пятый -положительные мениски, обращенные вогнутостью к плоскости предметов. Компоненты, размещенные перед отражательной призмой, имеют световые зоны круглой формы. Максимальный размер светового диаметра первого компонента равен 22,4 мм. Компоненты, размещенные после отражательной призмы, имеют световые зоны прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали. Плоскость предметов смещена относительно передней фокальной плоскости биокулярной лупы в сторону биокулярной лупы на величину 2,74 мм, что соответствует угловой расходимости в пространстве изображений (-1.75) дптр.The biocular loupe contains five optically coupled components, of which the first is the negative meniscus facing concavity to the plane of objects, the second is the positive meniscus facing concavity to the plane of objects, the third is a reflective prism, and the fourth and fifth are positive menisci facing concavity to the plane of objects. The components placed in front of the reflective prism have circular light zones. The maximum size of the light diameter of the first component is 22.4 mm. The components placed after the reflective prism have rectangular light zones with a long horizontal side. The plane of objects is shifted relative to the front focal plane of the biocular magnifier towards the biocular magnifier by 2.74 mm, which corresponds to the angular divergence in the image space (-1.75) diopters.

Указанная биокулярная лупа имеет следующие недостатки:The specified biocular magnifier has the following disadvantages:

1. Биокулярная лупа имеет небольшое (18 мм) линейное поле зрения по горизонтали в пространстве предметов, поэтому она не может использоваться в ночных приборах наблюдения с электронно-оптическими преобразователями, имеющими больший диаметр фотокатода.1. The biocular magnifier has a small (18 mm) linear field of view horizontally in the space of objects, so it cannot be used in night-time observation devices with electron-optical converters having a larger photocathode diameter.

2. Биокулярная лупа имеет большую угловую расходимость лучей в пространстве изображений (-1.75) дптр., поэтому ее использование некомфортно для наблюдения, вызывает утомление глаз, что особенно актуально при использовании лупы в ночных приборах наблюдения объектов бронетехники при длительном движении.2. The biocular magnifier has a large angular divergence of rays in the image space (-1.75) diopters. Therefore, its use is uncomfortable for observation, causes eye fatigue, which is especially important when using the magnifier in night-time observation devices for armored vehicles with prolonged movement.

Технические результаты, достигаемые при осуществлении полезной модели - увеличение линейного поля зрения по горизонтали биокулярной лупы в пространстве предметов и уменьшение угловой расходимости лучей в пространстве изображений.The technical results achieved by implementing the utility model are an increase in the linear field of view horizontally of the biocular magnifier in the space of objects and a decrease in the angular divergence of rays in the space of images.

Указанные технические результаты достигаются в следующей биокулярной лупе. Биокулярная лупа, как и прототип, содержит оптически связанные отражательную призму для преломления оптической оси и размещенные по обе стороны от нее линзовые компоненты, из которых второй по ходу луча компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости предметов, а линзовые компоненты, размещенные после отражательной призмы, имеют световые зоны прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали. В отличие от прототипа биокулярная лупа содержит шесть компонентов, из которых три линзовых компонента размещены по ходу луча перед призмой, при этом первый и третий компоненты - положительные мениски, обращенные вогнутостью к плоскости предметов, четвертый компонент - отражательная призма, пятый - склеенная линза, состоящая из отрицательной и положительной линз, шестой - положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости предметов, а линзовые компоненты, размещенные перед отражательной призмой, имеют световые зоны прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали, при этом, размер световой зоны по горизонтали первого компонента составляет не менее 26 мм, а плоскость предметов смещена относительно передней фокальной плоскости биокулярной лупы по направлению к биокулярной лупе на величину от 0,45 мм до 1,5 мм.The indicated technical results are achieved in the following biocular magnifier. The biocular magnifier, like the prototype, contains optically coupled reflective prism for refracting the optical axis and lens components located on both sides of it, of which the second component along the beam is the positive meniscus facing concavity to the plane of objects, and the lens components placed after the reflective prisms have rectangular light zones with a long side horizontally. Unlike the prototype, the biocular magnifier contains six components, of which three lens components are placed along the beam in front of the prism, with the first and third components being positive menisci facing concavity to the plane of objects, the fourth component is a reflective prism, and the fifth is a glued lens, consisting of negative and positive lenses, the sixth is the positive meniscus facing concavity to the plane of objects, and the lens components placed in front of the reflective prism have light zones of rectangular shape forms with a long side horizontally, while the size of the horizontal light zone of the first component is at least 26 mm, and the plane of the objects is offset from the front focal plane of the biocular magnifier in the direction of the biocular magnifier by 0.45 mm to 1.5 mm .

Предложенная конструкция биокулярной лупы в составе указанных шести компонентов, в которой плоскость предметов смещена относительно передней фокальной плоскости биокулярной лупы по направлению к биокулярной лупе на величину от 0,45 до 1,5 мм, обеспечивает увеличение расстояния от выходного зрачка до плоскости мнимого изображения, а, следовательно, уменьшение угловой расходимости лучей в пространстве изображений.The proposed design of the biocular magnifier in the composition of these six components, in which the plane of the objects is offset from the front focal plane of the biocular magnifier towards the biocular magnifier by 0.45 to 1.5 mm, provides an increase in the distance from the exit pupil to the plane of the imaginary image, and therefore, a decrease in the angular divergence of rays in the space of images.

Выполнение первого, второго и третьего компонентов биокулярной лупы в виде положительных менисков, обращенных вогнутостью к плоскости предметов, со световыми зонами прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали, и увеличение размера световой зоны по горизонтали первого компонента, а, следовательно, второго и третьего компонентов, приводит к увеличению линейного поля зрения в пространстве предметов. Пятый компонент биокулярной лупы (склеенная линза) обеспечивает компенсацию хроматических аберраций по полю, вызванных увеличением поля зрения.The implementation of the first, second and third components of the biocular magnifier in the form of positive menisci facing concavity to the plane of objects with rectangular light zones with a long horizontal side, and an increase in the horizontal light zone size of the first component, and, therefore, the second and third components, leads to an increase in the linear field of view in the space of objects. The fifth component of the biocular magnifier (glued lens) compensates for chromatic aberrations in the field caused by an increase in the field of view.

Пример конкретной реализации биокулярной лупы приведен на чертеже.An example of a specific implementation of a biocular magnifier is shown in the drawing.

Биокулярная лупа содержит шесть оптически связанных компонентов: по ходу лучей первый, второй и третий компоненты - положительные мениски 1, 2, 3, обращенные вогнутостью к плоскости предметов, четвертый -отражательная призма 4, пятый - склеенная линза 5, состоящая из отрицательной линзы и положительной линзы, шестой - положительный мениск 6, обращенный вогнутостью к плоскости предметов. Все линзовые компоненты имеют световые зоны прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали.The biocular loupe contains six optically coupled components: along the rays, the first, second and third components are positive menisci 1, 2, 3, facing concavity to the plane of objects, the fourth is a reflective prism 4, and the fifth is a glued lens 5 consisting of a negative lens and a positive lenses, sixth - positive meniscus 6, facing concavity to the plane of objects. All lens components have rectangular light zones with a long horizontal side.

В качестве примера конкретного исполнения рассчитана биокулярная лупа со следующими характеристиками:As an example of a specific design, a biocular magnifier with the following characteristics was calculated:

Фокусное расстояниеFocal length 41,97 мм41.97 mm Линейное поле зрения в пространстве предметовLinear field of view in the space of objects 25 мм25 mm Угловая расходимость в пространстве изображенийAngular divergence in image space (-0.52) дптр.(-0.52) diopters Удаление выходного зрачкаExit pupil removal 63 мм63 mm Диаметр выходного зрачкаExit pupil diameter 68 мм68 mm Относительное отверстиеRelative hole 0.620.62 Передний рабочий отрезокFront working segment 2 мм2 mm

Биокулярная лупа рассчитана для средней базы глаз 64 мм и диаметра зрачка глаза 4 мм.The biocular magnifier is designed for an average base of the eyes of 64 mm and a pupil diameter of the eye of 4 mm.

В общем случае размер световых зон по горизонтали первых трех компонентов в горизонтальной плоскости может быть не менее 26, 30 и 31 мм соответственно, а плоскость предметов может быть смещена относительно передней фокальной плоскости биокулярной лупы по направлению к биокулярной лупе на величину 0,45÷1,5 мм.In the general case, the size of the light zones horizontally of the first three components in the horizontal plane can be at least 26, 30, and 31 mm, respectively, and the plane of the objects can be shifted relative to the front focal plane of the biocular magnifier in the direction of the biocular magnifier by 0.45 ÷ 1 5 mm.

Выбор фокусных расстояний компонентов биокулярной лупы произведен экспериментально с учетом влияния параметров оптической системы на качество изображения. Расчет лупы и выбор конструктивных параметров определяется минимизацией аберраций для требуемого линейного поля зрения при таком расположении предмета, мнимое изображение которого формируется на расстоянии, эквивалентном угловой расходимости (-0.52) дптр. для глаз наблюдателя, что соответствует смещению плоскости предметов относительно передней фокальной плоскости биокулярной лупы по направлению к биокулярной лупе на 0,96 мм.The choice of focal lengths of the components of a biocular magnifier was made experimentally taking into account the influence of the parameters of the optical system on image quality. The calculation of the magnifying glass and the choice of design parameters is determined by minimizing aberrations for the required linear field of view at such an arrangement of the object, the imaginary image of which is formed at a distance equivalent to the angular divergence (-0.52) diopters. for the observer’s eyes, which corresponds to the displacement of the plane of objects relative to the front focal plane of the biocular magnifier in the direction of the biocular magnifier by 0.96 mm.

Предлагаемая биокулярная лупа имеет линейное поле зрения в пространстве предметов 25 мм, поэтому она может использоваться в ночных приборах наблюдения с различными с электронно-оптическими преобразователями, имеющими диаметр фотокатода 18 мм, 25 мм. Биокулярная лупа обеспечивает угловую расходимость лучей в пространстве изображений, равную (-0.52) дптр., что в 3 раза меньше, чем в прототипе. Такая биокулярная лупа обеспечивает более комфортное наблюдение с меньшим утомлением глаз. При этом габариты лупы практически не увеличены.The proposed biocular magnifier has a linear field of view in the space of objects 25 mm, so it can be used in night-time observation devices with various electron-optical converters having a photocathode diameter of 18 mm, 25 mm. The biocular magnifier provides an angular divergence of rays in the space of images equal to (-0.52) diopters, which is 3 times less than in the prototype. Such a biocular magnifier provides more comfortable observation with less eye fatigue. At the same time, the dimensions of the magnifier are practically not increased.

Предмет располагают вблизи передней фокальной плоскости биокулярной лупы, на расстоянии 0,96 мм от нее. Лупа строит мнимое изображение этого предмета на расстоянии 1920 мм от плоскости своего выходного зрачка. Это расстояние соответствует угловой расходимости (-0.52) дптр. для глаз наблюдателя, совмещенных с выходным зрачком биокулярной лупы, удаленным на расстояние 63 мм от последней поверхности мениска 6.The subject is placed near the front focal plane of the biocular magnifier, at a distance of 0.96 mm from it. The magnifier builds an imaginary image of this object at a distance of 1920 mm from the plane of its exit pupil. This distance corresponds to the angular divergence (-0.52) diopters. for the eyes of the observer, combined with the exit pupil of the biocular magnifier, removed at a distance of 63 mm from the last surface of the meniscus 6.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет увеличить линейное поле зрения по горизонтали в пространстве предметов и уменьшить угловую расходимость лучей в пространстве изображений биокулярной лупы.Thus, the proposed utility model allows to increase the linear field of view horizontally in the space of objects and reduce the angular divergence of the rays in the space of images of the biocular magnifier.

Claims

A biocular loupe containing optically coupled reflective prism for refracting the optical axis and lens components located on both sides of it, of which the second component along the beam is the positive meniscus facing concavity to the plane of objects, and the lens components placed after the reflective prism have light horizontal rectangular zones with a long side, characterized in that it contains six components, of which three lens components are placed along the beam in front of the reflective prize oh, while the first and third components are positive menisci facing concavity to the plane of objects, the fourth component is a reflective prism, fifth is a glued lens consisting of negative and positive lenses, sixth is a positive meniscus facing concavity to the plane of objects, lens components, placed in front of the reflective prism have rectangular light zones with a long side horizontally, while the size of the horizontal light zone of the first component is at least 26 mm, and the plane l objects are shifted relative to the front focal plane of the biocular magnifier in the direction of the biocular magnifier by a value from 0.45 to 1.5 mm.