RU155507U1

RU155507U1 - PERISCOPIC DEVICE FOR DAY AND NIGHT SURVEILLANCE

Info

Publication number: RU155507U1
Application number: RU2014149330/28U
Authority: RU
Inventors: Евгений Гурьянович Попов; Юрий Брунович Шлишевский
Original assignee: Акционерное общество "Швабе - Приборы"; Акционерное общество "Швабе - Оборона и Защита"
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2015-10-10

Abstract

1. Перископическое устройство для дневного и ночного наблюдения, содержащее корпус, состоящий из соединенных головной и основной частей с окнами для оптических каналов, в головной части которого размещена головная призма, а в основной части размещены объектив, электронно-оптический преобразователь с оборачиванием изображения, фотокатод которого установлен в фокальной плоскости объектива, биокулярная лупа, в плоскости предметов которой размещён экран электронно-оптического преобразователя, формирующая совместно с объективом и электронно-оптическим преобразователем изображение с видимым увеличением близким к 1, и отражатель, причём биокулярная лупа содержит оптически связанные отражательную призму и размещённые по обе стороны от неё линзовые компоненты, из которых второй по ходу луча компонент - положительный мениск, обращённый вогнутостью к плоскости предметов, а отражательная призма и размещённые после неё линзовые компоненты имеют световые зоны прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали, при этом компоненты биокулярной лупы, размещённые по ходу луча после отражательной призмы, установлены на оптической оси, объектив, электронно-оптический преобразователь и компоненты биокулярной лупы, установленные по ходу луча перед отражательной призмой, выполнены с возможностью совместного перемещения и установки на оптической оси и вне оптической оси, при этом при установке упомянутых элементов на оптической оси объектив, электронно-оптический преобразователь и биокулярная лупа образуют с головной призмой ночной перископический канал, а отражатель выполнен с возможностью перемещения и уста1. A periscope device for day and night observation, comprising a housing consisting of connected head and main parts with windows for optical channels, in the head part of which a head prism is placed, and in the main part there is a lens, an electron-optical converter with image wrapping, a photocathode which is installed in the focal plane of the lens, a biocular magnifier, in the plane of the objects of which the screen of the electron-optical transducer is placed, forming together with the lens and the electron with an optical-optical converter, an image with a visible magnification close to 1, and a reflector, and the biocular magnifier contains optically coupled reflective prism and lens components located on both sides of it, of which the second component along the beam is the positive meniscus facing the concavity to the plane of objects, and the reflective prism and the lens components placed after it have rectangular light zones with a long side horizontally, while the components of the biocular magnifier, placed along the beam after the reflective prism, a lens, an electron-optical transducer, and components of a biocular magnifier mounted along the beam in front of the reflective prism are mounted with the possibility of joint movement and installation on the optical axis and outside the optical axis, while installing these elements on of the optical axis, the lens, the electron-optical transducer and the biocular magnifier form a night periscopic channel with the head prism, and the reflector is made with the ability to move and install

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к перископическим устройствам для дневного и ночного наблюдения и может быть использована в приборах механика-водителя бронетанковой техники.The utility model relates to optical instrumentation, namely, to periscope devices for day and night observation and can be used in the devices of a driver of an armored vehicle.

Известно перископическое устройство для дневного и ночного наблюдения, - комбинированный дневно-ночной перископ CODRJS (рекламный проспект CODRIS/CODRIS-E, фирма «Fotona», Словения). Устройство содержит два независимых канала: ночной и дневной. Дневной канал содержит оптически связанные головную призму и отражатель. Ночной канал содержит вторую головную призму, объектив, электронно-оптический преобразователь (ЭОП) и биокулярную лупу с преломленной оптической осью. Оптические оси каналов в выходной части устройства параллельны и разнесены. Каждый из каналов имеет свою рабочую зону для глаз наблюдателя.A periscope device for day and night observation is known - a combined day-night periscope CODRJS (brochure CODRIS / CODRIS-E, the company "Fotona", Slovenia). The device contains two independent channels: night and day. The daytime channel contains optically coupled head prism and reflector. The night channel contains a second head prism, a lens, an electron-optical converter (EOC) and a biocular magnifier with a refracted optical axis. The optical axis of the channels in the output part of the device are parallel and spaced. Each channel has its own working area for the observer's eyes.

Различные положения рабочих зон для глаз наблюдателя в дневном и ночном режимах работы требуют изменения положения глаз и, следовательно, позы наблюдателя, что приводит к его утомляемости или необходимости регулировки сиденья наблюдателя.Different positions of the working areas for the observer's eyes in day and night operating modes require a change in the position of the eyes and, consequently, the position of the observer, which leads to fatigue or the need to adjust the observer's seat.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому - прототипом - является перископическое устройство для дневного и ночного наблюдения ТВК-1Б, выпускаемое ОАО «Швабе-Оборона и Защита», г. Новосибирск (Изделие ТВК-1Б. Руководство по эксплуатации АЛЗ.803.124 РЭ, 2011 г.).The closest in technical essence to the claimed one - the prototype - is a periscope device for day and night surveillance TVK-1B manufactured by Shvabe-Oborona i Zashchita OJSC, Novosibirsk (TVK-1B product. Operation manual ALZ.803.124 RE, 2011 g.).

Устройство содержит корпус, состоящий из соединенных головной и основной частей с окнами для оптических каналов, в головной части которого размещена головная призма, а в основной части размещены объектив, ЭОП с оборачиванием изображения, установленный фотокатодом в фокальной плоскости объектива, биокулярная лупа, в плоскости предметов которой размещен экран ЭОП, формирующая совместно с объективом и ЭОП изображение с видимым увеличением близким к 1^x, и отражатель. Биокулярная лупа содержит оптически связанные отражательную призму и размещенные по обе стороны от нее линзовые компоненты, из которых второй по ходу луча компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости предметов, а отражательная призма и размещенные после нее по ходу луча линзовые компоненты имеют световые зоны прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали. Компоненты биокулярной лупы, размещенные после отражательной призмы, установлены на оптической оси ночного канала. Объектив, ЭОП и компоненты биокулярной лупы, установленные по ходу луча перед отражательной призмой, выполнены с возможностью совместного перемещения и установки на оптической оси и вне оптической оси, при этом при установке упомянутых элементов на оптической оси объектив, ЭОП и биокулярная лупа образуют с головной призмой ночной перископический канал. Отражатель выполнен с возможностью перемещения и установки его на оптической оси при перемещении с оси упомянутых элементов ночного перископического канала, и вне оптической оси, при этом при установке на оптической оси отражатель образует с головной призмой дневной перископический канал. Оптические оси дневного и ночного перископических каналов в пространстве изображений ориентированы под углом друг к другу таким образом, что изображения, формируемые каналами, наблюдаются из одной зоны, служащей рабочей зоной для глаз наблюдателя (рабочая зона для глаз наблюдателя является общей для обоих каналов).The device comprises a housing consisting of connected head and main parts with windows for optical channels, in the head part of which there is a head prism, and in the main part there is a lens, image intensifier tube with image wrap installed by the photocathode in the focal plane of the lens, a biocular magnifier, in the plane of objects which houses the screen of the image intensifier tube, which forms together with the lens and image intensifier image with a visible increase close to 1 ^x , and a reflector. The biocular loupe contains optically coupled reflective prism 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 reflective prism and lens components placed after it along the beam have rectangular light zones horizontal long side shapes. The components of the biocular magnifier placed after the reflective prism are mounted on the optical axis of the night channel. The lens, image intensifier tube and components of the biocular magnifier mounted along the beam in front of the reflective prism are made with the possibility of joint movement and installation on the optical axis and outside the optical axis, while installing these elements on the optical axis of the lens, the image intensifier tube and the biocular magnifier form with a head prism night periscope canal. The reflector is made with the possibility of moving and installing it on the optical axis when moving from the axis of the above-mentioned elements of the night periscopic channel, and outside the optical axis, while installing on the optical axis, the reflector forms a daytime periscopic channel with the head prism. The optical axes of the day and night periscopic channels in the image space are oriented at an angle to each other so that the images formed by the channels are observed from one zone serving as a working area for the observer's eyes (the working area for the observer's eyes is common for both channels).

Биокулярная лупа имеет большой диаметр, что обеспечивает возможность одновременного наблюдения изображения двумя глазами. Это позволяет водителю более свободно располагаться по отношению к устройству наблюдения.The biocular magnifier has a large diameter, which makes it possible to simultaneously observe the image with two eyes. This allows the driver to sit more freely in relation to the surveillance device.

В данном устройстве использован ЭОП с диаметром фотокатода 18 мм. 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.This device uses an image intensifier tube with a photocathode diameter of 18 mm. The biocular magnifier 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, the fourth and fifth are positive menisci facing concavity to the plane of objects.

Объектив содержит 6 компонентов, из которых первый - двояковыпуклая линза, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости предметов, третий - двояковогнутая линза, четвертый - двояковогнутая линза, пятый - двояковыпуклая линза, шестой - положительная склейка, состоящая из плосковыпуклой и плосковогнутой линз.The lens contains 6 components, of which the first is a biconvex lens, the second is a positive meniscus convex to the plane of objects, the third is a biconcave lens, the fourth is a biconcave lens, the fifth is a biconvex lens, and the sixth is a positive gluing consisting of a plano-convex and plano-concave lenses.

Указанное устройство имеет следующие недостатки.The specified device has the following disadvantages.

1. Ночной канал устройства имеет малое угловое поле зрения по горизонтали (21,5°), значительно меньшее, чем дневной канал устройства. Угловое поле зрения по горизонтали определяется диаметром фотокатода применяемого ЭОП, равным 18 мм, фокусным расстоянием объектива, равным 42 мм и линейным полем зрения биолупы в ее пространстве предметов, равным 18 мм.1. The night channel of the device has a small angular field of view horizontally (21.5 °), much smaller than the day channel of the device. The horizontal angular field of view is determined by the diameter of the photocathode of the applied image intensifier, equal to 18 mm, the focal length of the lens, equal to 42 mm, and the linear field of view of the bioloupe in its space of objects, equal to 18 mm.

2. Устройство при использовании в приборах механика-водителя бронетанковой техники при длительном вождении некомфортно для наблюдения в ночной канал, вызывает утомление глаз водителя, т.к. биокулярная лупа имеет большую угловую расходимость лучей в пространстве изображений (-1.75 дптр.).2. The device, when using armored vehicles in the driver’s devices during long-term driving, is uncomfortable for observation in the night channel, causing driver eye fatigue, because biocular magnifier has a large angular divergence of rays in the space of images (-1.75 diopters).

Задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего следующие технические результаты - увеличение углового поля зрения по горизонтали и уменьшение угловой расходимости лучей в пространстве изображений ночного канала устройства при сохранении видимого увеличения, близкого к 1^x, и без увеличения габаритов устройства.The objective of the utility model is to create a device that provides the following technical results - increasing the angular field of view horizontally and reducing the angular divergence of rays in the image space of the night channel of the device while maintaining a visible increase close to 1 ^x and without increasing the dimensions of the device.

Указанные технические результаты достигаются следующим устройством. Перископическое устройство для дневного и ночного наблюдения, как и прототип, содержит корпус, состоящий из соединенных головной и основной частей с окнами для оптических каналов, в головной части которого размещена головная призма, а в основной части размещены объектив, ЭОП с оборачиванием изображения, установленный фотокатодом в фокальной плоскости объектива, биокулярная лупа, в плоскости предметов которой размещен экран ЭОП, формирующая совместно с объективом и ЭОП изображение с видимым увеличением близким к 1^x, и отражатель. Биокулярная лупа содержит оптически связанные отражательную призму и размещенные по обе стороны от нее линзовые компоненты, из которых второй по ходу луча компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости предметов, а отражательная призма и размещенные после нее линзовые компоненты имеют световые зоны прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали. Компоненты биокулярной лупы, размещенные по ходу луча после отражательной призмы, установлены на оптической оси. Объектив, ЭОП и компоненты биокулярной лупы, установленные по ходу луча перед отражательной призмой, выполнены с возможностью совместного перемещения и установки на оптической оси и вне оптической оси; при этом при установке упомянутых элементов на оптической оси объектив, ЭОП и биокулярная лупа образуют с головной призмой ночной перископический канал. Отражатель выполнен с возможностью перемещения и установки его на оптической оси при перемещении с оси упомянутых элементов ночного перископического канала, и вне оптической оси; при этом при установке на оптической оси отражатель образует с головной призмой дневной перископический канал. Оптические оси дневного и ночного перископических каналов в пространстве изображений ориентированы под углом друг к другу так, что формируемые каналами изображения наблюдаются из одной зоны, служащей рабочей зоной для глаз наблюдателя.The indicated technical results are achieved by the following device. The periscope device for day and night observation, as well as the prototype, contains a housing consisting of connected head and main parts with windows for optical channels, in the head part of which there is a head prism, and in the main part there is a lens, image intensifier tube with image wrap installed by the photocathode in the focal plane of the lens, a biocular magnifier, in the plane of the objects of which the image intensifier screen is placed, forming together with the lens and image intensifier image with a visible increase close to 1 ^x , and a reflector. The biocular loupe contains optically coupled reflective prism 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 reflective prism and lens components placed after it have rectangular light zones with a long side horizontally. The components of the biocular magnifier, placed along the beam after the reflective prism, are mounted on the optical axis. The lens, image intensifier tube and components of the biocular magnifier mounted along the beam in front of the reflective prism are made with the possibility of joint movement and installation on the optical axis and outside the optical axis; at the same time, when these elements are installed on the optical axis, the lens, image intensifier tube and biocular magnifier form a night periscopic canal with the head prism. The reflector is made with the ability to move and install it on the optical axis when moving from the axis of the mentioned elements of the night periscopic channel, and outside the optical axis; in this case, when installed on the optical axis, the reflector forms a daytime periscopic channel with the head prism. The optical axes of the day and night periscopic channels in the image space are oriented at an angle to each other so that the images formed by the channels are observed from one zone, which serves as a working area for the observer's eyes.

В отличие от прототипа в устройстве выполнено следующее: ЭОП имеет фотокатод диаметром не менее 25 мм, а биокулярная лупа 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 26 мм, а плоскость предметов смещена относительно передней фокальной плоскости биокулярной лупы по направлению к биокулярной лупе на величину от 0,45 до 1,5 мм.Unlike the prototype, the device has the following: the image intensifier tube has a photocathode with a diameter of at least 25 mm, and the biocular magnifier contains six components, of which three lens components are placed along the beam in front of the reflective prism, while the first and third components are positive menisci facing inverted concavity to the plane of objects, the fourth component is a reflective prism, the fifth is a glued lens consisting of negative and positive lenses, the sixth is a positive meniscus facing concavity to the plane of objects; the lens components located in front of the reflective prism have rectangular light zones with a long side horizontally, while the horizontal light zone of the first component is at least 26 mm, and the plane of the objects is shifted relative to the front focal plane of the biocular magnifier towards the biocular magnifier by value from 0.45 to 1.5 mm.

В частном случае реализации используется объектив, содержащий шесть оптически связанных компонентов, из которых первый и второй - положительные мениски, обращенные выпуклостью к плоскости предметов, третий -двояковогнутая линза, четвертый - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости предметов, пятый - двояковыпуклая линза, шестой компонент - склеенная положительная линза, состоящая из положительного и отрицательного менисков.In the particular case of implementation, a lens is used that contains six optically coupled components, of which the first and second are positive menisci, convex to the plane of objects, the third is a biconcave lens, the fourth is a negative meniscus, convex to the plane of objects, fifth is a biconvex lens, sixth component is a glued positive lens, consisting of positive and negative menisci.

Предложенная реализация ЭОП и биокулярной лупы совместно с объективом обеспечивают увеличение углового поля зрения устройства при сохранении видимого увеличения в пространстве изображений, близкого к 1^x(0,95^x÷1,1^x), при сохранении габаритов устройства. Близкое к 1^x видимое увеличение в пространстве изображений может достигаться следующим образом. При использовании ЭОП с близким к 1^x увеличением фокусные расстояния объектива и биокулярной лупы должны быть примерно одинаковы. Если увеличение ЭОП не является близким к 1^x, фокусное расстояние биокулярной лупы должно быть примерно равно эквивалентному фокусному расстоянию объектива совместно с ЭОП.The proposed implementation of an image intensifier tube and a biocular magnifier together with the lens provide an increase in the angular field of view of the device while maintaining a visible increase in the image space close to 1 ^x (0.95 ^x ÷ 1.1 ^x ), while maintaining the dimensions of the device. Close to 1 ^x visible increase in image space can be achieved as follows. When using an image intensifier with a magnification close to 1 ^x, the focal lengths of the lens and the biocular magnifier should be approximately the same. If the magnification of the image intensifier is not close to 1 ^x , the focal length of the biocular magnifier should be approximately equal to the equivalent focal length of the lens together with the image intensifier.

Габариты устройства обеспечиваются минимально возможными фокусными расстояниями биокулярной лупы и объектива ночного канала, которые при однократном увеличении должны быть примерно равны между собой. Ограничения по минимизации фокусных расстояний возможны только со стороны лупы. Минимальное фокусное расстояние биокулярной лупы определяется базой глаз человека, расходимостью (диоптрийностью) осевых лучей в пространстве изображений и ограничением по пропусканию наклонных лучей ЭОП.The dimensions of the device are provided by the minimum possible focal lengths of the biocular magnifier and the night channel lens, which should be approximately equal to each other with a single increase. Restrictions on minimizing focal lengths are possible only from the magnifier. The minimum focal length of a biocular magnifier is determined by the base of the human eye, the divergence (diopter) of the axial rays in the image space and the limitation on the transmission of inclined rays of the image intensifier tube.

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, обеспечивает увеличение линейного поля зрения в пространстве предметов. Увеличение линейного поля зрения биокулярной лупы, в свою очередь, приводит к увеличению углового поля зрения устройства.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, provides an increase in the linear field of view in the space of objects. An increase in the linear field of view of the biocular magnifier, in turn, leads to an increase in the angular field of view of the device.

В устройстве линейные поля зрения биокулярной лупы и объектива совмещены и ограничиваются равными между собой диаметрами фотокатода и экрана ЭОП. Угловое поле зрения связано с линейным согласно известной формуле:In the device, the linear fields of view of the biocular magnifier and the lens are combined and are limited by equal diameters of the photocathode and the screen of the image intensifier tube. The angular field of view is connected with a linear one according to the well-known formula:

2β=2arctg(y/f′)2β = 2arctg (y / f ′)

где: 2β - угловое поле зрения всего устройства;where: 2β is the angular field of view of the entire device;

2y - линейное поле зрения объектива и биокулярной лупы;2y - linear field of view of the lens and biocular magnifier;

f′ - фокусное расстояние объектива.f ′ is the focal length of the lens.

Таким образом, при увеличении линейного поля биокулярной лупы в соответствии с диаметрами фотокатода и экрана ЭОП, пропорционально увеличивается угловое поле объектива и, соответственно, всего устройства.Thus, with an increase in the linear field of the biocular magnifier in accordance with the diameters of the photocathode and the screen of the image intensifier tube, the angular field of the lens and, accordingly, the entire device increases proportionally.

Предложенная конструкция биокулярной лупы в составе указанных шести компонентов, в которой плоскость предметов смещена относительно передней фокальной плоскости 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 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 , reducing the angular divergence of rays in the space of images.

Пятый компонент биокулярной лупы (склеенная линза) обеспечивает компенсацию хроматических аберраций по полю, вызванных увеличением поля зрения.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.

В общем случае объектив может иметь различные реализации. В заявляемом устройстве может быть применен, например, объектив, использованный в прототипе, или объектив, описанный ниже в примере конкретной реализации устройства. Объектив должен иметь небольшое фокусное расстояние, примерно равное фокусному расстоянию биокулярной лупы, относительное отверстие 1:1,5 и достаточное качество изображения. Для сохранения габаритов устройства фокусное расстояние должно быть не более 45 мм.In general, a lens can have various implementations. In the inventive device can be applied, for example, the lens used in the prototype, or the lens described below in the example of a specific implementation of the device. The lens should have a small focal length, approximately equal to the focal length of the biocular magnifier, a relative aperture of 1: 1.5, and sufficient image quality. To maintain the dimensions of the device, the focal length should be no more than 45 mm.

Пример конкретной реализации устройства в ночном режиме работы приведен на чертеже.An example of a specific implementation of the device in night mode is shown in the drawing.

Перископическое устройство для дневного и ночного наблюдения содержит корпус, состоящий из головной части 1 и основной части 2, между которыми установлено защитное стекло 3. В головной части 1 корпуса размещена головная призма 4, а в основной части 2 размещены объектив 5, ЭОП 6 с оборачиванием изображения, установленный фотокатодом в фокальной плоскости объектива 5, отражатель 7 и биокулярная лупа 8. Экран ЭОП 6 размещен в плоскости предметов биокулярной лупы 8.The periscope device for day and night observation contains a housing consisting of a head part 1 and a main part 2, between which a protective glass 3 is installed. A head prism 4 is placed in the head part 1 of the body, and a lens 5, image intensifier tube 6 with a wrap is placed in the main part 2 image installed by the photocathode in the focal plane of the lens 5, the reflector 7 and the biocular magnifier 8. The screen of the image intensifier 6 is placed in the plane of the objects of the biocular magnifier 8.

Объектив 5 содержит шесть оптически связанных компонентов, из которых первый - положительный мениск 9, обращенный выпуклостью к плоскости предметов, второй - положительный мениск 10, обращенный выпуклостью к плоскости предметов, третий - двояковогнутая линза 11, четвертый - отрицательный мениск 12, обращенный выпуклостью к плоскости предметов, пятый - двояковыпуклая линза 13, шестой - склеенная положительная линза 14, состоящая из положительного и отрицательного менисков.Lens 5 contains six optically coupled components, of which the first is the positive meniscus 9, convex to the plane of objects, the second is the positive meniscus 10, convex to the plane of objects, the third is a biconcave lens 11, the fourth is the negative meniscus 12, convex to the plane objects, the fifth is a biconvex lens 13, the sixth is a glued positive lens 14, consisting of positive and negative menisci.

Биокулярная лупа 8 содержит шесть компонентов: первый, второй и третий из которых - положительные мениски 15, 16, 17, обращенные вогнутостью к плоскости предметов, четвертый - отражательная призма 18, пятый - склеенная линза 19, состоящая из отрицательной и положительной линз, шестой - положительный мениск 20, обращенный вогнутостью к плоскости предметов. Все компоненты имеют световые зоны прямоугольной формы с длинной стороной по горизонтали.Biocular loupe 8 contains six components: the first, second and third of which are positive menisci 15, 16, 17, facing with a concavity to the plane of objects, the fourth is a reflective prism 18, the fifth is a glued lens 19, consisting of negative and positive lenses, the sixth - positive meniscus 20, facing concavity to the plane of objects. All components have rectangular light zones with a long horizontal side.

Компоненты 19, 20 биокулярной лупы 8 установлены на оптической оси неподвижно. Объектив 5, ЭОП 6 и три компонента 15, 16, 17 жестко связаны между собой и конструктивно размещены в подвижном узле, с помощью которого они перемещаются и устанавливаются на оптической оси, или вне оптической оси. При установке на оптической оси объектив 5, ЭОП 6 и биокулярная лупа 8 образуют с головной призмой 4 ночной перископический канал, формирующий изображение с видимым увеличением близким к 1^x, а именно, 0,95^x÷1,1^x.The components 19, 20 of the biocular magnifier 8 are mounted on the optical axis motionless. The lens 5, image intensifier 6 and the three components 15, 16, 17 are rigidly interconnected and are structurally placed in a movable node, with the help of which they are moved and mounted on the optical axis or outside the optical axis. When mounted on the optical axis, the lens 5, image intensifier tube 6 and the biocular magnifier 8 form a night periscopic channel with a head prism 4, forming an image with a visible increase close to 1 ^x , namely, 0.95 ^x ÷ 1.1 ^x .

Отражатель 7 конструктивно размещен в этом же подвижном узле так, что он устанавливается на оптической оси при перемещении с оси упомянутых элементов ночного перископического канала, или вне оптической оси. При установке на оптической оси отражатель 7 образует с головной призмой 4 дневной перископический канал (на чертеже не показано).The reflector 7 is structurally placed in the same movable node so that it is mounted on the optical axis when moving from the axis of the mentioned elements of the night periscopic channel, or outside the optical axis. When installed on the optical axis, the reflector 7 forms a daytime periscopic channel with the head prism 4 (not shown in the drawing).

Переключение устройства на дневной или ночной режимы работы осуществляется рукояткой, которой оснащен подвижный узел (на чертежах не показано). В корпусе 1 выполнены окна для дневного и ночного каналов с защитными стеклами 21, 22.Switching the device to day or night operating modes is carried out by the handle, which is equipped with a movable unit (not shown in the drawings). In the housing 1 there are windows for day and night channels with protective glasses 21, 22.

Оптические оси дневного и ночного перископических каналов в пространстве изображений ориентированы под углом 20° друг к другу, т.к. отражательная призма 18 поворачивает оптическую ось, заданную головной призмой, на 70°, а отражатель 7 - на 90°. В результате формируемые каналами изображения наблюдаются из одной рабочей зоны 23.The optical axes of the day and night periscope channels in the image space are oriented at an angle of 20 ° to each other, because reflective prism 18 rotates the optical axis defined by the head prism by 70 °, and reflector 7 rotates 90 °. As a result, the images formed by the channels are observed from one working area 23.

В качестве примера конкретного выполнения рассчитана биокулярная лупа со следующими характеристиками:As an example of a specific implementation, 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 8 рассчитана для средней базы глаз 64 мм и диаметра зрачка глаза 4 мм. Компоненты биокулярной лупы 8 имеют следующие световые зоны:Biocular magnifier 8 is designed for an average base of the eyes of 64 mm and a pupil diameter of the eye of 4 mm. The components of the biocular magnifier 8 have the following light zones:

Номер компонента биокулярной лупыBiocular Magnifier Component Number Максимальный размер световой зоны по вертикали и горизонтали, ммThe maximum size of the light zone vertically and horizontally, mm 1one 24×28.224 × 28.2 22 24×3224 × 32 33 24×3724 × 37 4four 22×6122 × 61 55 30×68.530 × 68.5 66 36×72.536 × 72.5

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 биокулярной лупы 8 может быть смещена относительно передней фокальной плоскости по направлению к биокулярной лупе 8 на величину 0,45÷4,5 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 of the biocular magnifier 8 can be shifted relative to the front focal plane toward the biocular magnifier 8 by 0.45 ÷ 4.5 mm.

Выбор фокусных расстояний компонентов биокулярной лупы 8 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 8 на 0,96 мм.The choice of focal lengths of the components of the biocular magnifier 8 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 eyes of the observer, which corresponds to the displacement of the plane of objects relative to the front focal plane of the biocular magnifier 8 by 0.96 mm

Предлагаемая биокулярная лупа 8 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 имеет угловую расходимость лучей в пространстве изображений (-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 8 has a linear field of view in the space of objects 25 mm, therefore, 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 has an angular divergence of rays in the space of images (-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.

В качестве примера конкретного выполнения рассчитан объектив со следующими характеристиками:As an example of a specific implementation, a lens with the following characteristics is designed:

Фокусное расстояниеFocal length 43,56 мм43.56 mm Относительное отверстиеRelative hole 1:1,51: 1,5 Линейное поле зрения в плоскости изображенияLinear field of view in the image plane 26 мм26 mm

Соотношения радиусов кривизны поверхностей линз:The ratio of the radii of curvature of the lens surfaces:

- первый компонент- first component R2:R1=59.7R2: R1 = 59.7 - второй компонент- second component R2:R1=1,95R2: R1 = 1.95 - третий компонент- third component R1:R2=46,7R1: R2 = 46.7 - четвертый компонент- fourth component R1:R2=4.69R1: R2 = 4.69 - пятый компонент- fifth component R2:R1=1.5 7R2: R1 = 1.5 7 - шестой компонент (положительный мениск)- the sixth component (positive meniscus) R2:R1=15.77R2: R1 = 15.77 - шестой компонент (отрицательный мениск)- the sixth component (negative meniscus) R1:R2=13.83R1: R2 = 13.83

Апертурная диафрагма расположена на первой поверхности объектива.The aperture diaphragm is located on the first surface of the lens.

Объктив рассчитан для ЭОП с толщиной подложки фотокатода 5,6 мм, или для ЭОП с толщиной подложки фотокатода 1,2 мм совместно с компенсационной пластинкой 4,4 мм. По сравнению с объективом прототипа данный объектив имеет более широкий спектральный диапазон 0.5-0.85 мкм, что способствует увеличению дальности видения ночного канала устройства.The objective was calculated for a tube with a photocathode substrate thickness of 5.6 mm, or for a tube with a photocathode substrate thickness of 1.2 mm together with a compensation plate of 4.4 mm. Compared with the lens of the prototype, this lens has a wider spectral range of 0.5-0.85 microns, which helps to increase the range of vision of the night channel of the device.

В приведенном примере при диаметре фотокатода ЭОП 25 мм, фокусном расстоянии объектива 43,56 мм и линейном поле зрения по горизонтали биокулярной лупы в пространстве предметов, равном 25 мм, перископическое устройство имеет угловое поле зрения по горизонтали 32°, видимое увеличение в пространстве изображений близкое к 1^x(0,95^x÷1,1^x), угловую расходимость в пространстве изображений (-0.52) дптр.In the above example, when the diameter of the photocathode of the image intensifier tube is 25 mm, the focal length of the lens is 43.56 mm and the linear field of view horizontally of the biocular magnifier in the space of objects is 25 mm, the periscope device has an angular field of view horizontally of 32 °, a visible increase in image space is close to 1 ^x (0.95 ^x ÷ 1.1 ^x ), the angular divergence in the space of images (-0.52) diopters.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В ночном режиме работы объектив 3, ЭОП 6 и часть биокулярной лупы 8 - компоненты 15, 16, 17 устанавливаются на оси головной призмы 4. При этом отражатель 7 дневного канала выводится с оптической оси синхронно с перемещением элементов ночного канала. Свет, отразившись от головной призмы 2 и пройдя через защитное стекло 3, попадает на объектив 5, который фокусирует излучение, идущее от каждой точки удаленных объектов наблюдаемой местности в пределах углового поля, определяемого размерами фотокатода ЭОП 6 и фокусным расстоянием объектива, и формирует изображение на фотокатоде ЭОП 6. Изображение наблюдаемой местности, получаемое на экране ЭОП 6, рассматривается при помощи биокулярной лупы 8 при размещении глаз за защитным стеклом 21 в рабочей зоне 23. При размещении экрана ЭОП 6 в плоскости предметов биокулярной лупы, смещенной на 0,96 мм от ее передней фокальной плоскости в сторону лупы, она строит мнимое изображение 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 20 (54 мм от поверхности защитного стекла 21).In the night mode of operation, the lens 3, image intensifier 6 and part of the biocular magnifier 8 — components 15, 16, 17 are mounted on the axis of the head prism 4. In this case, the reflector 7 of the day channel is output from the optical axis synchronously with the movement of the night channel elements. The light reflected from the head prism 2 and passing through the protective glass 3 enters the lens 5, which focuses the radiation coming from each point of the distant objects of the observed area within the angular field determined by the size of the image intensifier tube 6 and the focal length of the lens, and forms an image on photocathode of the image intensifier tube 6. The image of the observed area obtained on the screen of the image intensifier 6 is examined using a biocular magnifier 8 when placing the eyes behind the protective glass 21 in the working area 23. When placing the screen of the image intensifier 6 in the plane DMetI biokulyarnoy magnifier shifted by 0.96 mm from the front focal plane of the side loupe, it builds the virtual image 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 20 (54 mm from the surface of the protective glass 21).

В дневном режиме работы объектив 5, ЭОП 6 и компоненты 15, 16, 17 биокулярной лупы 8 выводятся с оптической оси головной призмы 1, а синхронно с их перемещением на оптическую ось устанавливается отражатель 7 дневного канала. Свет, пройдя головную призму 1 и защитное стекло 2, попадает на отражатель 7, и, отразившись от него и пройдя через защитное стекло 22, попадает в рабочую зону 23.In the day mode of operation, the lens 5, image intensifier 6 and the components 15, 16, 17 of the biocular magnifier 8 are output from the optical axis of the head prism 1, and a reflector 7 of the day channel is installed in synchronism with their movement on the optical axis. The light, having passed through the head prism 1 and the protective glass 2, enters the reflector 7, and, reflected from it and passing through the protective glass 22, enters the working area 23.

Таким образом, заявляемая полезная модель, по сравнению с прототипом, позволяет увеличить угловое поле зрения по горизонтали устройства и уменьшить угловую расходимость лучей в пространстве изображений ночного канала устройства при сохранении видимого увеличения и габаритов устройства.Thus, the claimed utility model, in comparison with the prototype, allows to increase the angular field of view horizontally of the device and reduce the angular divergence of rays in the image space of the night channel of the device while maintaining a visible increase and dimensions of the device.

Claims

1. A periscope device for day and night observation, comprising a housing consisting of connected head and main parts with windows for optical channels, in the head part of which a head prism is placed, and in the main part there is a lens, an electron-optical converter with image wrapping, a photocathode which is installed in the focal plane of the lens, a biocular magnifier, in the plane of the objects of which the screen of the electron-optical transducer is placed, forming together with the lens and the electron continuously-optical converter image with visible increase close to 1 ^x, and a reflector, with biokulyarnaya magnifier comprises optically coupled reflective prism and placed on either side of her lens components, of which a second downstream component beam - positive meniscus, a converted concavity to the object plane and the reflective prism and the lens components placed after it have rectangular light zones with a long side horizontally, while the components of the biocular magnifier placed along the beam and after the reflective prism, an objective, an electron-optical transducer, and components of a biocular magnifier mounted along the beam in front of the reflective prism are mounted on the optical axis, can be jointly moved and mounted on the optical axis and outside the optical axis, while installing these elements on the optical axis, the lens, the electron-optical transducer and the biocular magnifier form a night periscopic channel with the head prism, and the reflector is made with the possibility of movement and tanovki it on the optical axis when moving from the axis of the above-mentioned elements of the night periscope channel, and outside the optical axis, while installing on the optical axis, the reflector forms a day periscope channel with the head prism, and the optical axes of the day and night periscope channels in the image space are oriented at an angle to each other so that the images formed by the channels are observed from one area serving as a working area for the eyes of the observer, characterized in that the electron-optical converter there is a photocathode with a diameter of at least 25 mm, and the biocular magnifier contains six components, of which three lens components are placed along the beam in front of the reflective prism, while the first and third components are positive menisci facing concavity to the plane of objects, the fourth component is a reflective prism, fifth — a glued lens consisting of negative and positive lenses, sixth — a positive meniscus facing concavity to the plane of objects, lens components placed in front of the reflective prism have light zones of a rectangular shape with a long side horizontally, while the size of the light zone horizontally of the first component is at least 26 mm, and the plane of the objects of the biocular magnifier is shifted from its front focal plane towards the biocular magnifier by a value from 0.45 to 1, 5 mm.

2. The device according to claim 1, characterized in that the lens contains six optically coupled components, of which the first and second are positive menisci convex to the plane of objects, the third is a biconcave lens, the fourth is a negative meniscus convex to the plane of objects, the fifth is a biconvex lens, the sixth component is a glued positive lens, consisting of positive and negative menisci.