RU2348956C1 - Optical panoramic system - Google Patents
Optical panoramic system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2348956C1 RU2348956C1 RU2007120909/28A RU2007120909A RU2348956C1 RU 2348956 C1 RU2348956 C1 RU 2348956C1 RU 2007120909/28 A RU2007120909/28 A RU 2007120909/28A RU 2007120909 A RU2007120909 A RU 2007120909A RU 2348956 C1 RU2348956 C1 RU 2348956C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- prism
- head
- reflectors
- optical
- optical axis
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к оптико-механическому приборостроению и может найти применение при создании бинокулярных приборов панорамного наблюдения, ориентирования, обнаружения, разведки местности и распознавания целей, топографических и астронавигационных измерений.The present invention relates to optical-mechanical instrumentation and can find application in the creation of binocular devices for panoramic observation, orientation, detection, reconnaissance and target recognition, topographic and astronautical measurements.
Известны оптические панорамические системы оптических приборов, например, зенитных визиров, которые позволяют наблюдать все пространство вокруг наблюдателя при неизменном положении окуляра (см., например, В.Н.Чуриловский, Теория оптических приборов. Изд. Машиностроение, Москва-Ленинград, 1966 год, стр.334, 335, рис.IV. 19 б [1], Оптика в военном деле. Сб. статей под ред. академика С.И.Вавилова и профессора М.В.Савостьяновой. Изд.3, том II, Изд. Академии наук СССР, Москва-Ленинград, 1948 год, стр.36-37, рис.26, [2]). Идеологической основой их является панорамическая система Герца, включающая отражатель с компенсатором наклона в виде выпрямляющей призмы, оборачивающую систему и окулярную часть из объектива, крышеобразной призмы и окуляра. Указанная возможность панорамического наблюдения достигается тем, что верхняя, головная часть прибора, содержащая отражатель, например, в виде прямоугольной призмы или призмы-куба с отражательной гранью, может поворачиваться на 360° вокруг вертикальной оптической оси прибора, формируя панорамный оптический сигнал. Чтобы изображение предмета на окуляре при этом все время оставалось прямым, вслед за указанной призмой до объектива зрительной трубы или между линзами оборачивающей системы, в параллельном пучке лучей устанавливается трапецеидальная выпрямляющая призма Дове, которая, поворачиваясь одновременно с первым, головным отражателем в ту же сторону, но со скоростью, в два раза меньшей угловой скорости головного отражателя, будет компенсировать поворот изображения, возникающий от поворота головного отражателя.Known optical panoramic systems of optical instruments, for example, anti-aircraft sighting, which allow you to observe the entire space around the observer at a constant eyepiece position (see, for example, V.N. Churilovsky, Theory of optical instruments. Publishing House Engineering, Moscow-Leningrad, 1966, pp. 344, 335, Fig. IV. 19 b [1], Optics in military affairs, collection of articles edited by academician S. I. Vavilov and professor M. V. Savostyanova, Vol. 3, vol. II, Vol. USSR Academy of Sciences, Moscow-Leningrad, 1948, pp. 36-37, Fig. 26, [2]). Their ideological basis is the Hertz panoramic system, which includes a reflector with a tilt compensator in the form of a straightening prism, a wrapping system and an eyepiece part of the lens, roof-shaped prism and eyepiece. The indicated possibility of panoramic observation is achieved by the fact that the upper head part of the device containing a reflector, for example, in the form of a rectangular prism or a prism-cube with a reflective face, can rotate 360 ° around the vertical optical axis of the device, forming a panoramic optical signal. In order for the image of the object on the eyepiece to remain straight at the same time, following the indicated prism to the telescope lens or between the lenses of the wrapping system, a trapezoidal straightening prism of Dove is installed in a parallel beam of rays, which, turning simultaneously with the first head reflector in the same direction, but at a speed half the angular velocity of the head reflector, it will compensate for the image rotation resulting from the rotation of the head reflector.
Недостатком приведенных выше систем является их монокулярность, которая ограничивает возможности этих систем с точки зрения информативности, не позволяет получить информацию о рассматриваемой местности по глубине пространства, уменьшает разрешающую способность глаза наблюдателя. А также имеет меньшую обнаружительную, распознавательную способность, вызывает ускоренную утомляемость глаз наблюдателя, а потому менее эффективна при использовании по отношению к бинокулярным системам, что может привести к дополнительным потерям информации при наблюдении. Стереоскопическая разрешающая способность в шесть раз превосходит разрешающую способность глаза (см. [1], стр.418).The disadvantage of the above systems is their monocularity, which limits the capabilities of these systems from the point of view of information content, does not allow obtaining information about the area under consideration in depth, reduces the resolution of the observer's eye. It also has less detecting, recognizing ability, causes accelerated eye fatigue of the observer, and therefore is less effective when used with binocular systems, which can lead to additional information loss during observation. Stereoscopic resolution is six times the resolution of the eye (see [1], p. 418).
Радиус стереоскопического зрения человека равен 1,35 км. Бинокулярный прибор увеличивает радиус стереоскопического зрения пропорционально произведению увеличения прибора на базовое расстояние между его входными зрачками. Повышение увеличения прибора приводит к уменьшению поля зрения прибора, а следовательно, к снижению его обнаружительной способности целей (см. [2], стр.39-41).The radius of stereoscopic vision of a person is 1.35 km. The binocular device increases the radius of stereoscopic vision in proportion to the product of increasing the device by the base distance between its entrance pupils. Increasing the magnification of the device leads to a decrease in the field of view of the device, and therefore to a decrease in its detecting ability of targets (see [2], pp. 39-41).
В зависимости от назначения прибора и решаемых им задач необходимый радиус стереоскопического зрения может достигать нескольких сотен километров, например, при наблюдении объектов на поверхности Земли с борта пилотируемой космической станции. (См. книгу «Битва за звезды: космическое противостояние» А.Первушин, М: ООО «Издательство ACT», 2004 г., стр.601. [3]. Военно-историческая библиотека), а также при визуальной разведке местности и целей в горных условиях и с высоко расположенных наблюдательных пунктов.Depending on the purpose of the device and the tasks it solves, the necessary radius of stereoscopic vision can reach several hundred kilometers, for example, when observing objects on the surface of the Earth from a manned space station. (See the book “The Battle for the Stars: Space Confrontation” A. Pervushin, M: LLC “Publishing House ACT”, 2004, p. 601. [3]. Military-historical library), as well as for visual reconnaissance of the area and targets in mountainous conditions and from highly located observation posts.
Известна оптическая панорамическая система, которая обеспечивает панорамное стереоскопическое бинокулярное наблюдение. (См. Г.Р.Пекки, М.И.Филатов. Патент на изобретение RU №2.290.676, С1, МПК G02B 23/02(2006/01) - Прототип, [4].)Known optical panoramic system, which provides panoramic stereoscopic binocular observation. (See G.R. Pekki, M.I. Filatov. Patent for invention RU No. 2.290.676, C1, IPC G02B 23/02 (2006/01) - Prototype, [4].)
Данная оптическая панорамическая система (ОПС) имеет недостатки.This optical panoramic system (OPS) has disadvantages.
1. ОПС не обеспечивает трехосное взаимно перпендикулярное перемещение оптической оси визирования в полусфере обзора для пространственной трехосной стабилизации оптической оси визирования во время распознавания цели, прицеливания, астронавигационных и топографических измерений аналогично конструкции пространственного оптического шарнира для монокулярного наблюдения. (См. например, «Справочник конструктора оптико-механических приборов». Под общ. ред. В.А.Панова, Ленинград, «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1980 г., стр.192, рис.4.28, 4.29, [5]).1. OPS does not provide triaxial mutually perpendicular movement of the optical axis of sight in the hemisphere for spatial three-axis stabilization of the optical axis of sight during target recognition, aiming, astronautical and topographic measurements similar to the design of the spatial optical hinge for monocular observation. (See, for example, “The Handbook of the Designer of Optical-Mechanical Devices.” Under the general editorship of V.A. Panov, Leningrad, “Mechanical Engineering”, Leningrad Branch, 1980, p. 192, Fig. 4.28, 4.29, [5 ]).
2. ОПС конструктивно не обеспечивает повышение радиуса стереоскопического зрения за счет увеличения базового расстояния между входными зрачками головных телескопических систем, что ограничивает области применения.2. OPS structurally does not provide an increase in the radius of stereoscopic vision by increasing the base distance between the entrance pupils of the head telescopic systems, which limits the scope.
Задачей изобретения является создание оптической панорамической системы, которая позволит повысить информативность и эффективность наблюдений, расширить круг решаемых задач в любой точке полусферы обзора и области применения прибора. Задача решается конструкцией оптической панорамической системы, содержащей две, идентичные друг к другу головные телескопические системы с головным прямоугольным отражателем каждая, оптические оси которых параллельны между собой, симметрично установленные относительно вертикальной оптической оси с возможностью их синхронного поворота вокруг вертикальной оптической оси совместно с выпрямляющей призмой, установленной на этой оси и двумя прямоугольными отражателями, установленными перед выпрямляющей призмой в ее поле зрения, отражающие грани которых совмещены с выходными зрачками соответствующих им головных телескопических систем, неподвижную окулярную телескопическую систему с двумя ромбическими отражателями за ней, линия пересечения входных отражающих граней которых пересекает под прямым углом вертикальную оптическую ось, а за выходными отражающими гранями их установлены окулярные отражатели и идентичные друг к другу объективы и окуляры в бинокулярной части системы. При этом отличием предлагаемого решения от прототипа является то, что перед выпрямляющей призмой и двумя прямоугольными отражателями в ее поле зрения, один из которых выполнен с одной отражающей гранью, а другой - с двумя отражающими гранями в виде призмы с крышей, установленными на горизонтальных оптических осях головных телескопических систем, соосно и диаметрально противоположно расположенных между собой под прямым углом к вертикальной оптической оси, и головные отражатели с возможностью их синхронного поворота в одном направлении вокруг соответствующих им горизонтальных оптических осей и вокруг перпендикулярных к ним осей, лежащих в плоскостях отражающих граней головных отражателей, и синхронного поворота с головными телескопическими системами вокруг вертикальной оптической оси совместно с прямоугольными отражателями и выпрямляющей призмой, угловая скорость которой равняется алгебраической полусумме угловых скоростей поворота головных отражателей вокруг горизонтальных оптических осей и вертикальной оптической оси системы, а в неподвижной бинокулярной части окулярные отражатели прямого и зеркального изображений выполнены в виде пентапризмы и пентапризмы с крышей, с двумя и тремя отражающими гранями соответствующих им оптических каналов наблюдения.The objective of the invention is the creation of an optical panoramic system that will increase the information content and efficiency of observations, expand the range of tasks at any point in the hemisphere of the review and the scope of the device. The problem is solved by the design of an optical panoramic system containing two telescopic head systems identical to each other with a rectangular head reflector each, the optical axes of which are parallel to each other, symmetrically mounted relative to the vertical optical axis with the possibility of their simultaneous rotation around the vertical optical axis together with a straightening prism, mounted on this axis and two rectangular reflectors installed in front of the rectifying prism in its field of view, the reflection The edges of which are aligned with the exit pupils of the corresponding head telescopic systems, the stationary eyepiece telescopic system with two rhombic reflectors behind it, the line of intersection of the input reflecting faces of which intersects the vertical optical axis at right angles, and behind the output reflecting faces they have ocular reflectors and identical to each other to a friend, lenses and eyepieces in the binocular part of the system. In this case, the difference between the proposed solution and the prototype is that in front of the rectifying prism and two rectangular reflectors in its field of view, one of which is made with one reflective face and the other with two reflective faces in the form of a prism with a roof mounted on horizontal optical axes head telescopic systems coaxially and diametrically opposed to each other at right angles to the vertical optical axis, and head reflectors with the possibility of their simultaneous rotation in one direction a circle of corresponding horizontal optical axes and around axes perpendicular to them lying in the planes of the reflecting faces of the head reflectors, and synchronous rotation with the head telescopic systems around the vertical optical axis together with rectangular reflectors and a rectifying prism, the angular velocity of which is equal to the algebraic half-sum of the angular velocities of rotation of the head reflectors around the horizontal optical axes and the vertical optical axis of the system, and in a stationary binocular The eyepiece reflectors of the direct and mirror images are made in the form of a pentaprism and a pentaprism with a roof, with two and three reflecting faces of the corresponding optical observation channels.
Назначение головных отражателей - обеспечить панорамный обзор окружающего пространства полем зрения головных телескопических систем, оптические оси которых параллельны между собой, путем их синхронного поворота в трех взаимно перпендикулярных направлениях (по углам горизонта, высоты и крена). Головные отражатели идентичны между собой и могут быть выполнены в виде плоских зеркал или прямоугольных призм (см. [5], стр.170, АР-90°) в зависимости от диаметров входных зрачков головных телескопических систем.The purpose of the head reflectors is to provide a panoramic view of the surrounding space with a field of view of the head telescopic systems, the optical axes of which are parallel to each other, by synchronously rotating them in three mutually perpendicular directions (at the corners of the horizon, height and roll). Head reflectors are identical to each other and can be made in the form of flat mirrors or rectangular prisms (see [5], p. 170, AP-90 °) depending on the diameters of the entrance pupils of the head telescopic systems.
Назначение головных телескопических систем - формирование поля панорамического изображения на каждый глаз отдельно. Расстояние между параллельными ветвями головных отражателей головных телескопических оптических систем определяется необходимой глубиной анализируемого пространства при заданном увеличении системы и является чисто расчетной инженерной величиной. Лучшим вариантом построения головной оптической телескопической системы с точки зрения простоты, надежности и небольших габаритов будет телескопическая двухлинзовая оптическая система Кеплера (см., например, [2], стр.15, рис.11).The purpose of the head telescopic systems is to form a panoramic image field for each eye separately. The distance between the parallel branches of the head reflectors of the head telescopic optical systems is determined by the required depth of the analyzed space at a given increase in the system and is a purely calculated engineering value. The best option for constructing a leading optical telescopic system from the point of view of simplicity, reliability, and small dimensions is Kepler’s telescopic two-lens optical system (see, for example, [2], p. 15, Fig. 11).
Прямоугольные отражатели предназначены для формирования изображений объектов наблюдения головными телескопическими системами перед выпрямляющей призмой в ее поле зрения. С этой целью выходные зрачки головных телескопических систем совмещены с отражающими гранями прямоугольных отражателей, установленными на горизонтальных оптических осях симметрично относительно вертикальной оптической оси в поле зрения выпрямляющей призмы. Один их прямоугольных отражателей выполнен с одной отражающей гранью, например в виде призмы АР-90°. Другой прямоугольный отражатель выполнен с двумя отражающими гранями в виде призмы с крышей АКР-90° (см. [5], стр.170, 172). Это позволяет направить параллельные пучки лучей от каждой головной телескопической системы на выпрямляющую призму симметрично относительно вертикальной оптической оси. При несоблюдении этих условий нарушится параллельность хода лучей входных и выходных зрачков, что может привести к потерям информативности всей системы в целом. Перед бинокулярной частью всей системы неподвижно симметрично относительно вертикальной оптической оси установлены два идентичных друг другу окулярных ромбических отражателя (см. [5] призма БС-0°, стр.172) каждый для своей окулярной ветви так, что линия пересечения их входных отражающих граней пересекается под прямым углом с оптической вертикальной осью. Для формирования пучка лучей на каждую входную грань окулярных ромбических отражателей, до них, на вертикальной оптической оси неподвижно установлена окулярная телескопическая система, выходной зрачок которой совмещен с входными гранями окулярных ромбических отражателей. Призматические отражатели бинокулярной части, служащие для изменения направления оптической оси с целью удобства наблюдения, установлены каждый, как в прототипе в поле зрения выходной грани своего окулярного ромбического отражателя непосредственно за ним, до объектива каждой окулярной ветви. В качестве выпрямляющей призмы могут быть использованы трапецеидальная призма Дове АР-0° ([5], стр.170), призма Пехана ([5], стр.170). В зависимости от типа используемой выпрямляющей призмы будет зависеть ее место расположения в оптической системе. Если использовать в качестве выпрямляющей призмы трапецеидальную призму Дове, последняя работает в параллельном пучке лучей, и для обеспечения ее работы ее можно расположить либо сразу за головными прямоугольными отражателями, формирующими на выходе параллельный пучок лучей, перед выпрямляющей призмой и окулярной двухлинзовой телескопической системой, либо между средними линзами окулярной четырехлинзовой телескопической системы. При использовании призмы Пехана в качестве выпрямляющей последняя будет работать в сходящемся пучке лучей и должна быть установлена между линзами окулярной двухлинзовой телескопической системы, обеспечивающей этот сходящийся пучок лучей на указанном участке. Однако призма Пехана более сложна в изготовлении, а потому менее предпочтительна. Окулярные отражатели выполнены в виде пентапризмы и пентапризмы с крышей, предназначенных для выравнивания изображений в обоих оптических каналах, а объективы - для оборачивания и формирования прямых изображений в выходных зрачках окуляров бинокулярной части системы.Rectangular reflectors are designed to form images of objects of observation by leading telescopic systems in front of a rectifying prism in its field of view. To this end, the exit pupils of the head telescopic systems are aligned with the reflecting faces of the rectangular reflectors mounted on the horizontal optical axes symmetrically with respect to the vertical optical axis in the field of view of the rectifying prism. One of their rectangular reflectors is made with one reflective face, for example in the form of a prism AP-90 °. Another rectangular reflector is made with two reflective faces in the form of a prism with a roof AKR-90 ° (see [5], p. 170, 172). This allows you to direct parallel beams of rays from each head telescopic system to a rectifying prism symmetrically with respect to the vertical optical axis. If these conditions are not met, the parallelism of the rays of the entrance and exit pupils will be violated, which can lead to loss of information content of the entire system as a whole. In front of the binocular part of the entire system, two ocular rhombic reflectors identical to each other are mounted symmetrically with respect to the vertical optical axis (see [5] prism BS-0 °, page 172) each for its ocular branch so that the intersection line of their input reflecting faces intersects at right angles with an optical vertical axis. For the formation of a beam of rays on each input face of the ocular rhombic reflectors, an ocular telescopic system is fixed to them on the vertical optical axis, the output pupil of which is combined with the input faces of the ocular rhombic reflectors. The prismatic reflectors of the binocular part, which serve to change the direction of the optical axis for the convenience of observation, are installed each, as in the prototype in the field of view of the output face of its ocular rhombic reflector directly behind it, to the lens of each ocular branch. As a rectifying prism, the trapezoidal prism Dove AR-0 ° ([5], p. 170), the Pechan prism ([5], p. 170) can be used. Depending on the type of rectifying prism used, its location in the optical system will depend. If you use the trapezoidal Dove prism as a rectifying prism, the latter operates in a parallel beam of rays, and to ensure its operation, it can be located either directly behind the head rectangular reflectors, forming a parallel beam of output at the output, in front of the rectifying prism and the ocular two-lens telescopic system, or between medium lenses of the ocular four-lens telescopic system. When using the Pehan prism as a rectifying prism, the latter will work in a converging beam of rays and should be installed between the lenses of the ocular two-lens telescopic system providing this converging beam of rays in the indicated area. However, the Pehan prism is more difficult to manufacture, and therefore less preferred. The ocular reflectors are made in the form of a pentaprism and a pentaprism with a roof, designed to align images in both optical channels, and lenses - to wrap and form direct images in the exit pupils of the eyepieces of the binocular part of the system.
Описанная конструкция оптической системы позволит сформировать оптический панорамический сигнал для обоих глаз наблюдателя и обеспечить построение бинокулярной оптической системы с трехосным поворотом во взаимно-перпендикулярных направлениях (в любой точке полусферы) оптической оси визирования за целью (по углам горизонта, высоты и крена), увеличить радиус стереоскопического зрения, информативность и эффективность визуальных наблюдений.The described design of the optical system will allow the formation of an optical panoramic signal for both eyes of the observer and ensure the construction of a binocular optical system with a triaxial rotation in mutually perpendicular directions (at any point in the hemisphere) of the optical axis of sight behind the target (at the corners of the horizon, height and roll), increase the radius stereoscopic vision, information content and the effectiveness of visual observations.
На чертеже изображена оптическая схема оптической панорамической бинокулярной системы наблюдения. Она содержит два идентичных друг другу головных отражателя 1. Головной отражатель может быть выполнен как в виде зеркала, так и в виде прямоугольной призмы АР-90° (см. [5], стр.170). После головных отражателей 1 в их полях зрения размещены две идентичные друг другу головные телескопические системы, содержащие по две линзы 2 и 3 для формирования панорамного изображения местности для каждого глаза наблюдателя, установленные соосно друг другу в диаметрально-противоположных направлениях под прямым углом к вертикальной оптической оси системы. Выходные зрачки головных телескопических систем совмещены с отражающими гранями прямоугольных отражателей 4 и 5, установленных симметрично относительно вертикальной оптической оси перед выпрямляющей призмой 6 в ее поле зрения, что позволяет направить параллельные пучки лучей от наблюдаемого объекта отдельно на каждый глаз наблюдателя от головных отражателей 1, головными телескопическими системами 2-3 и прямоугольными отражателями 4 и 5 параллельно вертикальной оптической оси на выпрямляющую призму 6. Прямоугольный отражатель 4 выполнен с двумя отражающими гранями в виде призмы с крышей (см. [5], стр.172, призма АКР-90°). Прямоугольная призма 5 выполнена с одной отражающей гранью (см. [5], стр.170, призма АР-90°). За выпрямляющей призмой 6 на вертикальной оптической оси установлена окулярная телескопическая система из линз 7 и 8 с двумя идентичными между собой ромбическими отражателями 9 (см. [5], стр.172, призма БС-0°-ромб), линия пересечения входных отражающих граней которых пересекает вертикальную оптическую ось под прямым углом. Указанные ромбические отражатели служат для параллельного переноса оптического бинокулярного панорамического сигнала на каждый глаз наблюдателя. За выходными отражающими гранями ромбических отражателей 9 установлены окулярные отражатели. В одном оптическом канале прямоугольный отражатель с двумя отражающими гранями - пентапризма 10, а в другом канале прямоугольный отражатель с тремя отражающими гранями - пентапризма с крышей 11, за выходными гранями которых установлены идентичные между собой объективы 12 и окуляры 13. В поле зрения правого окуляра 13 установлена плоскопараллельная пластинка 14 с измерительной сеткой прицеливания.The drawing shows an optical diagram of an optical panoramic binocular observation system. It contains two head reflectors identical to each other 1. The head reflector can be made either in the form of a mirror or in the form of a rectangular prism AP-90 ° (see [5], p. 170). After the head reflectors 1, two identical telescopic head systems are placed in their fields of view, containing two lenses 2 and 3 for forming a panoramic image of the area for each observer's eye, mounted coaxially to each other in diametrically opposite directions at right angles to the vertical optical axis system. The exit pupils of the head telescopic systems are aligned with the reflecting faces of the rectangular reflectors 4 and 5, mounted symmetrically relative to the vertical optical axis in front of the straightening prism 6 in its field of view, which allows directing parallel beams of rays from the observed object separately to each eye of the observer from the head reflectors 1, by the head telescopic systems 2-3 and rectangular reflectors 4 and 5 parallel to the vertical optical axis on the rectifying prism 6. The rectangular reflector 4 is made with two reflecting faces in the form of a prism with a roof (see [5], p. 172, prism AKP-90 °). Rectangular prism 5 is made with one reflective face (see [5], p. 170, prism AP-90 °). Behind the rectifying prism 6, an ocular telescopic system of lenses 7 and 8 with two identical rhombic reflectors 9 is installed on the vertical optical axis (see [5], p.172, prism BS-0 ° -romb), the line of intersection of the input reflecting faces which crosses the vertical optical axis at right angles. These rhombic reflectors serve for parallel transfer of an optical binocular panoramic signal to each eye of the observer. Behind the output reflective faces of the rhombic reflectors 9, ocular reflectors are installed. In one optical channel, a rectangular reflector with two reflective faces - a pentaprism 10, and in another channel a rectangular reflector with three reflective faces - a pentaprism with a roof 11, behind the output faces of which are identical lenses 12 and eyepieces 13. In the field of view of the right eyepiece 13 installed plane-parallel plate 14 with a measuring grid aiming.
Оптическая панорамическая бинокулярная система работает следующим образом. После установки оптической панорамической бинокулярной системы на местности включают двигатели (не показано) и начинается обзор окружающего пространства путем синхронного поворота головных отражателей 1 для наведения оптических осей головных телескопических систем 2-3 на объект наблюдения. При повороте головных отражателей 1 по часовой стрелке по ходу лучей (см. [1], стр.19) на угол β, знак поворота правого отражателя 1 - положительный + β, а левого отражателя 1 - отрицательный - β. После головных отражателей 1 параллельные пучки лучей от наблюдаемого объекта (зеркального изображения) направляются в телескопические системы 2-3, оборачивающие эти изображения на 180°, и далее следуют на отражающие грани прямоугольных отражателей 4 и 5. Прямоугольный отражатель 4, выполненный с двумя отражающими гранями в виде призмы с крышей (см. [5], стр.172, призма АКР-90°) дает полное оборачивание изображения и направляет параллельные пучки лучей выходного зрачка телескопической системы 2-3 параллельно вертикальной оптической оси на выпрямляющую призму 6. При этом изображение наблюдаемого объекта в оптическом канале 1-2-3-4 перед выпрямляющей призмой 6 будет прямое и зеркальное (два оборачивания изображения 2-3-4 и нечетное число отражающих граней 1-4).Optical panoramic binocular system operates as follows. After installing the optical panoramic binocular system on the ground, the engines are turned on (not shown) and the overview of the surrounding space begins by synchronously turning the head reflectors 1 to direct the optical axes of the head telescopic systems 2-3 to the object of observation. When the head reflectors 1 are rotated clockwise (see [1], p. 19) by an angle β, the rotation sign of the right reflector 1 is positive + β, and the left reflector 1 is negative - β. After the head reflectors 1, parallel beams of rays from the observed object (mirror image) are sent to telescopic systems 2-3, wrapping these images 180 °, and then follow to the reflecting faces of the rectangular reflectors 4 and 5. A rectangular reflector 4 made with two reflecting faces in the form of a prism with a roof (see [5], p.172, prism AKP-90 °) gives a complete image wrapping and directs parallel beams of the rays of the exit pupil of the telescopic system 2-3 parallel to the vertical optical axis to the rectified the prism 6. In this case, the image of the observed object in the optical channel 1-2-3-4 in front of the rectifying prism 6 will be direct and mirror (two turns of the image 2-3-4 and an odd number of reflecting faces 1-4).
Прямоугольный отражатель 5, выполненный с одной отражающей гранью, направляет параллельные пучки лучей выходного зрачка телескопической системы 2-3, повернутого на 180° телескопической системой зеркального изображения после головного отражателя 1, параллельно вертикальной оптической системе на выпрямляющую призму 6. При этом изображение объекта наблюдения перед выпрямляющей призмой 6 в этом оптическом канале 1-2-3-5 будет повернутым на 180° телескопической системой 2-3 и прямым после отражателей 1-5 (четное число отражающих граней). Таким образом, левый оптический канал 1-2-3-4 является зеркальным отображением правого оптического канала и благодаря этому при вращении головного отражателя 1 по часовой стрелке на угол + β изображения объекта перед выпрямляющей призмой 6 в обоих оптических каналах вращаются в одном направлении по часовой стрелке на угол + β, что требует поворота выпрямляющей призмы 6 в том же направлении на половинный угол + β/2, т.е. с угловой скоростью, вдвое меньшей угловой скорости поворота головных отражателей, компенсируя наклон изображений в обоих оптических каналах перед окулярной телескопической системой 7-8, оборачивающей изображения на угол 180° (см. [2], стр.15, рис.11) и проектирующей изображения объекта обоих каналов наблюдения на соответствующих им входных отражающих гранях ромбических отражателей 9 (см. [5], призма БС-0°, стр.172). Поэтому выпрямляющая призма 6 установлена, при юстировке оптической системы, в положение, компенсирующее оборачивание изображений телескопической системы 7-8, путем поворота выпрямляющей призмы 6 вокруг вертикальной оптической оси системы на угол 90°.A rectangular reflector 5, made with one reflective face, directs parallel beams of rays of the exit pupil of the telescopic system 2-3, rotated 180 ° by the telescopic mirror image system after the head reflector 1, parallel to the vertical optical system to the rectifying prism 6. In this case, the image of the observation object in front of the rectifying prism 6 in this optical channel 1-2-3-5 will be rotated through 180 ° by the telescopic system 2-3 and straight after the reflectors 1-5 (an even number of reflecting faces). Thus, the left optical channel 1-2-3-4 is a mirror image of the right optical channel and due to this, when the head reflector 1 is rotated clockwise by an angle + β, the images of the object in front of the rectifying prism 6 rotate in the same direction clockwise arrow at an angle of + β, which requires a rotation of the rectifying prism 6 in the same direction by a half angle + β / 2, i.e. with an angular velocity half the angular velocity of rotation of the head reflectors, compensating for the slope of the images in both optical channels in front of the eyepiece telescopic system 7-8, wrapping the images through an angle of 180 ° (see [2], p. 15, Fig. 11) and projecting images of the object of both observation channels on the corresponding input reflecting faces of rhombic reflectors 9 (see [5], prism BS-0 °, p. 172). Therefore, the rectifying prism 6 is installed, when aligning the optical system, in a position that compensates for the wrapping of the images of the telescopic system 7-8 by rotating the rectifying prism 6 around the vertical optical axis of the system by an angle of 90 °.
Далее параллельные пучки лучей обоих оптических каналов направляются выходными отражающими гранями ромбических отражателей 9 на окулярные отражатели 10 и 11, выполненные в виде пентапризмы прямого изображения и пентапризмы с крышей зеркального изображения, за выходными гранями которых изображения в обоих каналах будут прямыми и повернутыми на 180°. Далее параллельные пучки лучей направляются в идентичные между собой объективы 12 бинокуляра, которыми они оборачиваются на 180° и формируют прямые изображения наблюдаемого объекта в выходных зрачках идентичных окулярах 13.Next, parallel beams of rays of both optical channels are directed by the output reflecting faces of the rhombic reflectors 9 to the ocular reflectors 10 and 11, made in the form of a direct image pentaprism and a pentaprism with a mirror image roof, behind the output faces of which the images in both channels will be straight and rotated 180 °. Next, parallel beams of rays are sent to the binocular lenses 12 that are identical to each other, by which they turn 180 ° and form direct images of the observed object in the exit pupils identical to the eyepieces 13.
При повороте головных отражателей 1 с головными телескопическими системами 2-3 совместно с прямоугольными отражателями 4 и 5 вокруг вертикальной оптической оси на угол + α по часовой стрелке по ходу лучей изображения объекта наблюдения в обоих оптических каналах поворачиваются в том же направлении на угол + α. Для компенсации наклона изображений выпрямляющая призма 6 синхронно поворачивается в том же направлении с половинной угловой скоростью на угол + α/2. При одновременном повороте головных отражателей вокруг горизонтальной и вертикальной оптических осей в одном направлении, например, по часовой стрелке угловая скорость поворота выпрямляющей призмы 6 равна алгебраической полусумме угловых скоростей поворота вокруг горизонтальной и вертикальной оптических осей + β/2+α/2, а при повороте головных отражателей 1 в противоположных направлениях с одинаковыми угловыми скоростями, например, +β/2-α/2=0 выпрямляющая призма 6 неподвижна относительно вертикальной оптической оси.When turning the head reflectors 1 with the head telescopic systems 2-3 together with the rectangular reflectors 4 and 5 around the vertical optical axis by an angle + α clockwise along the rays of the image of the object of observation in both optical channels rotate in the same direction by an angle + α. To compensate for the tilt of the images, the rectifying prism 6 synchronously rotates in the same direction at half angular velocity by an angle + α / 2. With the simultaneous rotation of the head reflectors around the horizontal and vertical optical axes in one direction, for example, clockwise, the angular velocity of rotation of the rectifying prism 6 is equal to the algebraic half-sum of the angular velocities of rotation around the horizontal and vertical optical axes + β / 2 + α / 2, and when turning head reflectors 1 in opposite directions with the same angular velocities, for example, + β / 2-α / 2 = 0, the rectifying prism 6 is stationary relative to the vertical optical axis.
Таким образом, угловая скорость поворота выпрямляющей призмы 6 равна алгебраической полусумме угловых скоростей поворота головных отражателей 1 вокруг горизонтальной и вертикальной оптических осей бинокулярной панорамической системы ±α/2±β/2.Thus, the angular velocity of rotation of the rectifying prism 6 is equal to the algebraic half-sum of the angular velocity of rotation of the head reflectors 1 around the horizontal and vertical optical axes of the binocular panoramic system ± α / 2 ± β / 2.
При синхронном повороте в одном направлении головных отражателей 1 вокруг осей, перпендикулярных к горизонтальным оптическим осям головных телескопических систем 2-3, лежащих в отражающих гранях головных отражателей 1, на угол + γ оптические оси визирования за целью поворачиваются в том же направлении на удвоенный угол поворота головных отражателей + 2γ (см. [1], стр.19). Конструктивно головные телескопические системы 2-3 могут быть установлены перед головными прямоугольными отражателями 1 соответствующих им оптических каналов головной части прибора с синхронным поворотом их с головными отражателями 1 в том же направлении с удвоенной угловой скоростью поворота головных отражателей. Для визуальных наблюдений, обнаружения, разведки и слежения за целью по трем взаимно-перпендикулярным прямолинейным направлениям в любой точке полусферы обзора, топографических и астронавигационных измерений достаточно обеспечить углы поворота головных отражателей на углы α=±180°, β=±90°, γ=±30°.When synchronous rotation in one direction of the head reflectors 1 around axes perpendicular to the horizontal optical axes of the head telescopic systems 2-3, lying in the reflecting faces of the head reflectors 1, by an angle + γ, the optical axis of sight behind the target rotates in the same direction by twice the angle of rotation head reflectors + 2γ (see [1], p. 19). Structurally, the head telescopic systems 2-3 can be installed in front of the head rectangular reflectors 1 of the corresponding optical channels of the head of the device with their synchronous rotation with the head reflectors 1 in the same direction with a double angular velocity of rotation of the head reflectors. For visual observations, detection, reconnaissance and tracking of the target in three mutually perpendicular rectilinear directions at any point in the hemisphere of the survey, topographic and astronautical measurements, it is sufficient to provide the angles of rotation of the head reflectors at angles α = ± 180 °, β = ± 90 °, γ = ± 30 °.
Оптическая панорамическая бинокулярная система обеспечивает выполнение обязательных требований, предъявленных к бинокулярным приборам, а именно: количество отражающих граней и оборачивающих систем должны быть четными и равными, соответственно 8 и 4, в каждом оптическом канале данной оптической панорамической бинокулярной системы.The optical panoramic binocular system ensures the fulfillment of the mandatory requirements for binocular devices, namely: the number of reflecting faces and wrapping systems must be even and equal, respectively 8 and 4, in each optical channel of this optical panoramic binocular system.
Источники информацииInformation sources
1. В.Н.Чуриловский, Теория оптических приборов. Изд. Машиностроение, Москва-Ленинград, 1966 год, стр.334, 335, рис.IV. 19б;1. V.N. Churilovsky, Theory of Optical Instruments. Ed. Engineering, Moscow-Leningrad, 1966, p. 344, 335, fig. IV. 19b;
2. Оптика в военном деле. Сб. статей под ред. академика С.И.Вавилова и профессора М.В.Савостьяновой. Изд.3, том II, Изд. Академии наук СССР, Москва-Ленинград, 1948 год, стр.36-37, рис.26 - прототип;2. Optics in the military. Sat articles edited by Academician S.I. Vavilov and Professor M.V. Savostyanova. Vol. 3, Volume II, Vol. USSR Academy of Sciences, Moscow-Leningrad, 1948, pp. 36-37, Fig. 26 - prototype;
3. А.Первушин. «Битва за звезды: космическое противостояние». М: ООО «Издательство ACT», 2004 г., стр.601. Военно-историческая библиотека;3. A. Pervushin. “The Battle for the Stars: Cosmic Confrontation.” M: LLC "Publishing house ACT", 2004, p. 601. Military historical library;
4. Г.Р.Пекки, М.И.Филатов. Патент на изобретение RU №2.290.676, С1, МПК, G02B 23/02.4. G.R. Pekki, M.I. Filatov. Patent for invention RU No. 2.290.676, C1, IPC, G02B 23/02.
5. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под общей редакцией В.А.Панова, Ленинград, «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1980 г., стр.170-172.5. Reference designer of optical-mechanical devices. Under the general editorship of V.A. Panov, Leningrad, "Mechanical Engineering", Leningrad Branch, 1980, pp. 170-172.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007120909/28A RU2348956C1 (en) | 2007-06-04 | 2007-06-04 | Optical panoramic system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007120909/28A RU2348956C1 (en) | 2007-06-04 | 2007-06-04 | Optical panoramic system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2348956C1 true RU2348956C1 (en) | 2009-03-10 |
Family
ID=40528765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007120909/28A RU2348956C1 (en) | 2007-06-04 | 2007-06-04 | Optical panoramic system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2348956C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445644C2 (en) * | 2010-04-19 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Фотон" | Method for all-round view with photodetector array and apparatus for realising said method |
| RU2501049C1 (en) * | 2012-03-23 | 2013-12-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Фотон" | Optical panoramic system |
| CZ305125B6 (en) * | 2009-04-15 | 2015-05-13 | Meopta - Optika, S.R.O. | Adjusting mechanism, particularly for rifle and collimator sights |
| RU175867U1 (en) * | 2016-12-28 | 2017-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Высокие технологии" | PANORAMIC IMAGE INSTRUMENT |
-
2007
- 2007-06-04 RU RU2007120909/28A patent/RU2348956C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305125B6 (en) * | 2009-04-15 | 2015-05-13 | Meopta - Optika, S.R.O. | Adjusting mechanism, particularly for rifle and collimator sights |
| RU2445644C2 (en) * | 2010-04-19 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Фотон" | Method for all-round view with photodetector array and apparatus for realising said method |
| RU2501049C1 (en) * | 2012-03-23 | 2013-12-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Фотон" | Optical panoramic system |
| RU175867U1 (en) * | 2016-12-28 | 2017-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Высокие технологии" | PANORAMIC IMAGE INSTRUMENT |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0601565B1 (en) | Binocular reflecting telescope | |
| RU2348956C1 (en) | Optical panoramic system | |
| CN107702644A (en) | A kind of multi-degree of freedom measurement device based on double PSD | |
| US4275639A (en) | Periscopic sight with a unitary lens system | |
| US3200250A (en) | Observation instrument with image converter tube and prism anamorphosers | |
| US2152726A (en) | Universal panoramic telescope | |
| RU2399073C1 (en) | Optical panoramic system | |
| US3194108A (en) | Optical range finder with marker image means and movable reflector system for coincidence or stereoscopic type range finding | |
| CN107843413A (en) | A kind of high accuracy reversely double optical axises and more plain shaft parallelism adjusting process | |
| US3556632A (en) | Stabilized direction sighting device | |
| US4486662A (en) | Switch-while-scan optical system | |
| RU2290676C1 (en) | Optical panoramic system | |
| US3155832A (en) | Panoramic infrared telescope | |
| US3476011A (en) | Viewfinder including a porro reflecting system | |
| CN106017362A (en) | Portable high-dynamic-precision large-working-distance auto-collimation device and method | |
| US20030133204A1 (en) | Design of the derotation mechanism in common-optical-path panoramic stabilized periscopes | |
| RU2664914C1 (en) | Method for local vertical construction and device for its implementation | |
| RU221960U1 (en) | RANGE SIGHT | |
| RU2794558C1 (en) | Device for measuring the height of celestial bodies | |
| RU2800187C1 (en) | Device for determining astronomical azimuth | |
| RU2796331C2 (en) | Wide-angle optical system for a helmet-mounted collimator display | |
| RU2195009C2 (en) | Device determining angular elements of external orientation of sight line of mapping equipment | |
| US4796040A (en) | Boundary setting device | |
| RU2699125C1 (en) | Surveillance device-sights with built-in laser range finder | |
| Yoder Jr | Prism Design and Applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130605 |