RU2428729C2

RU2428729C2 - Optical viewing device

Info

Publication number: RU2428729C2
Application number: RU2009128900/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Медведев (RU); Александр Владимирович Медведев; Александр Васильевич Гринкевич (RU); Александр Васильевич Гринкевич; Нина Николаевна Мельникова (RU); Нина Николаевна Мельникова; Светлана Николаевна Князева (RU); Светлана Николаевна Князева
Original assignee: Александр Владимирович Медведев; Александр Васильевич Гринкевич; Нина Николаевна Мельникова; Светлана Николаевна Князева
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2011-09-10
Also published as: RU2009128900A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: device which forms two fields of vision with different magnification has a first component in form of a biconvex lens with a reflective coating at the centre of a second surface and a second component in form of a divergent Mangin lens with a reflective coating on a second surface, the central zone of which does not have a reflective coating. There is a third component in form of a biconvex lens and a fourth component in form of a biconcave lens, having total optical power equal to minus 0.5-1.5 times the optical power of the first lens of the device. Distance between the first and second components is equal to (0.2-0.6)∙F₁. Distance between the second and third components and between the third and fourth components is in the range of (0.001-0.02)∙F₁ each, where F₁ is the focal distance of the first lens of the device.

EFFECT: high information content of viewing and longer viewing distance in wide and narrow fields of vision owing to high value of magnification of the device.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к визуальным оптическим наблюдательным приборам и может использоваться при изготовлении оптических приборов, предназначенных для наблюдения с рук в самых разнообразных условиях эксплуатации.The present invention relates to visual optical observational devices and can be used in the manufacture of optical devices intended for hand-held observation in a wide variety of operating conditions.

Известны оптические наблюдательные приборы, содержащие объектив, оборачивающую систему и окуляр (Г.Н.Репинский «Новые панкратические наблюдательные системы». Оптический журнал, №8, 1994 г., стр.69-76), в которых изменение увеличения осуществляется за счет продольного перемещения по определенному закону группы линз в линзовой оборачивающей системе или окуляре. Недостатком этого устройства является сложность исполнения механизмов перемещения линз и необходимость ручного управления изменением увеличения.Known optical observational devices containing a lens, a wrapping system and an eyepiece (G. N. Repinsky “New Pancratic Observing Systems. Optical Journal, No. 8, 1994, p. 69-76), in which the change in magnification is due to the longitudinal movements according to a certain law of a group of lenses in a lens wrapping system or eyepiece. The disadvantage of this device is the complexity of the execution of mechanisms for moving lenses and the need for manual control of the change in magnification.

Ближайшим к предлагаемому изобретению по конструктивному исполнению и назначению является малогабаритный монокулярный ручной зеркальный телескоп РЗТ (И.А.Забелина «Визуальные оптические приборы для пилотируемых космических аппаратов». Оптический журнал, том 64, №10, 1997 г., стр.4-21, рис.11), формирующий одновременно два поля зрения с разным увеличением: 3,2 крата в центральной зоне поля зрения и 0,9 крат - в остальной зоне.The closest to the proposed invention in terms of design and purpose is the small-sized monocular hand-held mirror telescope RZT (I. A. Zabelina “Visual Optical Instruments for Manned Spacecraft.” Optical Journal, Volume 64, No. 10, 1997, pp. 4-21 , Fig. 11), which simultaneously forms two fields of view with different magnifications: 3.2 krats in the central zone of the field of vision and 0.9 times in the rest of the zone.

РЗТ содержит менисковую линзу с зеркальным покрытием в центральной части второй выпуклой поверхности (контрзеркало), вогнутое сферическое зеркало с центральным отверстием и плоскопараллельную пластинку - защитное стекло. Недостатком этого устройства является малые величины увеличений, обусловленные применением этого прибора для наблюдения на малых расстояниях.The RZT contains a meniscus lens with a mirror coating in the central part of the second convex surface (counter-mirror), a concave spherical mirror with a central hole, and a plane-parallel plate - protective glass. The disadvantage of this device is the small magnifications due to the use of this device for observation at short distances.

Задачей настоящего изобретения является повышение информативности наблюдения и увеличение расстояний наблюдения в широком и в узком полях зрения за счет повышения значения увеличения прибора в центральной зоне поля зрения до 6 крат, в остальной зоне - до 2 крат.The objective of the present invention is to increase the information content of the observation and increase the observation distance in the wide and narrow fields of view by increasing the magnification of the device in the central zone of the field of view up to 6 times, in the rest of the zone up to 2 times.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в оптическом наблюдательном приборе, содержащем первый компонент с зеркальным покрытием в центральной части второй поверхности, второй компонент с зеркальным покрытием на второй поверхности, в отличие от известного, первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент - в виде отрицательной линзы Манжена с зеркальным покрытием на второй поверхности, а также применены третий компонент - в виде двояковыпуклой линзы и четвертый компонент - в виде двояковогнутой линзы, при этом центральная зона второй поверхности второго компонента выполнена без зеркального покрытия. Целесообразно, чтобы третий и четвертый компоненты имели суммарную оптическую силу, равную минус 0,5÷1,5 оптической силы первой линзы прибора, расстояние между первым и вторым компонентом составляло (0,2÷0,6)·F₁, а расстояния между вторым и третьим компонентом и между третьим и четвертым компонентом имеют значения в диапазоне (0,001÷0,02)·F₁ каждое, где F₁ - фокусное расстояние первой линзы прибора.The technical result due to the task is achieved by the fact that in the optical observation device containing the first component with a mirror coating in the Central part of the second surface, the second component with a mirror coating on the second surface, in contrast to the known, the first component is made in the form of a biconvex lens, the second component is in the form of a negative Mangin lens with a mirror coating on the second surface, and the third component is used as a biconvex lens and the fourth component in in the form of a biconcave lens, while the Central zone of the second surface of the second component is made without mirror coating. It is advisable that the third and fourth components have a total optical power equal to minus 0.5 ÷ 1.5 of the optical power of the first lens of the device, the distance between the first and second component is (0.2 ÷ 0.6) · F ₁ , and the distances between the second and third components and between the third and fourth components have values in the range (0.001 ÷ 0.02) · F ₁ each, where F ₁ is the focal length of the first lens of the device.

В указанном исполнении оптической системы характеристики наблюдательного прибора выше, чем у прототипа.In the specified performance of the optical system, the characteristics of the observational device are higher than that of the prototype.

Схема оптического наблюдательного прибора показана на фиг.1.A diagram of an optical observing device is shown in FIG.

Оптический наблюдательный прибор содержит первый компонент 1, второй компонент 2, третий компонент 3 и четвертый компонент 4.The optical observing device comprises a first component 1, a second component 2, a third component 3 and a fourth component 4.

Конструктивные параметры варианта исполнения оптического наблюдательного прибора следующие:The design parameters of the optical observing device embodiment are as follows:

РадиусыRadii ТолщиныThickness Марка стеклаGlass mark Диаметры поверхн.Diameters of surface R1=385,50R1 = 385.50 6,66.6 d1=8d1 = 8 K8K8 R2=-349,10R2 = -349.10 66,3/13-зеркальная зона66.3 / 13-mirror zone d2=113d2 = 113 R3=-166,43R3 = -166.43 56,056.0 d3=7d3 = 7 TK21Tk21 R4=-424,60R4 = -424.60 Зеркальная зона 55,8/9,0Mirror zone 55.8 / 9.0 d4=2d4 = 2 R5=18,82R5 = 18.82 16,316.3 d5=5d5 = 5 K8K8 R6=-431,50R6 = -431.50 14,514.5 d6=3d6 = 3 R7=-227,76R7 = -227.76 11,811.8 d7=5d7 = 5 ТФ10TF10 R8=21,778R8 = 21.778 9,39.3

Параметры такого варианта исполнения оптического наблюдательного прибора:The parameters of this embodiment of the optical observing device:

Принцип действия оптического наблюдательного прибора заключается в следующем. При формировании центральной зоны поля зрения с увеличением 6 крат первый компонент 1, выполненный в виде положительной линзы, в сочетании со вторым компонентом 2 в виде отрицательной линзы Манжена компенсируют хроматические аберрации в заданном спектральном диапазоне (Г.Г.Слюсарев «Расчет оптических систем». Ленинград, «Машиностроение», 1975 г., стр.355). Центральная зона второй поверхности первого компонента выполнена с зеркальным покрытием и является вторичным отражающим зеркалом. Центральная зона второго компонента - линзы Манжена выполнена без зеркального покрытия и в сочетании с третьим компонентом 3 и четвертым компонентом 4 компенсируют астигматизм и кривизну поверхности изображения и являются окуляром прибора.The principle of operation of an optical observing device is as follows. When forming the central zone of the field of view with a magnification of 6 times, the first component 1, made in the form of a positive lens, in combination with the second component 2, in the form of a negative Manzhen lens, compensates for chromatic aberrations in a given spectral range (G. G. Slyusarev “Calculation of optical systems”. Leningrad, "Engineering", 1975, p. 355). The central zone of the second surface of the first component is made with a mirror coating and is a secondary reflecting mirror. The central zone of the second component, the Mangin lenses, is made without a mirror coating and, in combination with the third component 3 and the fourth component 4, compensate for the astigmatism and curvature of the image surface and are the eyepiece of the device.

Таким образом реализуется зрительная труба по схеме Галилея (Б.Н.Бегунов, Н.П.Заказнов, С.И.Кирюшин, В.И.Кузичев «Теория оптических систем». М.: Машиностроение, 1981 г., стр.228) с положительным объективом и отрицательным окуляром.Thus, the telescope is realized according to the Galileo scheme (B.N. Begunov, N.P. Zakaznov, S.I. Kiryushin, V.I. Kuzichev "Theory of optical systems". M: Mechanical Engineering, 1981, p. 228 ) with a positive lens and a negative eyepiece.

При формировании полевой зоны поля зрения с увеличением 2 крат объективом является первый компонент, при этом его центральная часть с зеркальным покрытием исключена из хода лучей.When forming the field zone of the field of view with a magnification of 2 times, the lens is the first component, while its central part with a mirror coating is excluded from the path of the rays.

Вид поля зрения при таком сочетании хода лучей показан на фиг.2.The view of the field of view with this combination of the rays is shown in Fig.2.

Третий и четвертый компоненты выполнены в виде двояковыпуклой и двояковогнутой линзы соответственно и имеют суммарную оптическую силу, равную минус 0,5÷1,5 оптической силы первой линзы прибора, расстояние между передней линзой и линзой Манжена составляет (0,2÷0,6)·F₁, а расстояния между линзой Манжена и третьей линзой, между третьей и четвертой линзой составляют (0,001÷0,02)·F₁ каждое, где F₁ - фокусное расстояние первой линзы прибора.The third and fourth components are made in the form of a biconvex and biconcave lens, respectively, and have a total optical power equal to minus 0.5 ÷ 1.5 of the optical power of the first lens of the device, the distance between the front lens and the Mange lens is (0.2 ÷ 0.6) · F ₁ , and the distances between the Mangin lens and the third lens, between the third and fourth lenses are (0.001 ÷ 0.02) · F ₁ each, where F ₁ is the focal length of the first lens of the device.

Качество наблюдательного прибора оценивается угловыми аберрациями:The quality of the observing device is estimated by angular aberrations:

- для центральной зоны, наблюдаемой с увеличением 6 крат, угловая сферическая аберрация на оси (для расчетной длины волны 587 нм) составляет 1,1', с учетом хроматизма - 3,5', а для края поля зрения (1,2°) этой зоны максимальная величина сферической аберрации не превышает 3,8', дисторсия не превышает - 1%;- for the central zone observed with an increase of 6 times, the angular spherical aberration on the axis (for the calculated wavelength of 587 nm) is 1.1 ', taking into account chromatism - 3.5', and for the edge of the field of view (1.2 °) of this zone, the maximum value of spherical aberration does not exceed 3.8 ', the distortion does not exceed - 1%;

- для полевой зоны и края, наблюдаемых с увеличением 2 крат, максимальная величина угловой сферической аберрации на зоне (поле 3,5°) составляет 3,2', а для края поля зрения (14°) максимальная величина сферической аберрации составляет 6,1', дисторсия не превышает 4%.- for the field zone and edge observed with a magnification of 2 times, the maximum value of the angular spherical aberration in the zone (field 3.5 °) is 3.2 ', and for the edge of the field of view (14 °) the maximum value of spherical aberration is 6.1 ', the distortion does not exceed 4%.

Как видно из расчетов, оптический наблюдательный прибор обеспечивает приемлемое качество изображения для визуальных телескопических систем (Б.Н.Бегунов, Н.П.Заказнов, С.И.Кирюшин, В.И.Кузичев «Теория оптических систем». М.: Машиностроение, 1981 г., стр.352).As can be seen from the calculations, an optical observing device provides acceptable image quality for visual telescopic systems (B.N. Begunov, N.P. Zakaznov, S.I. Kiryushin, V.I. Kuzichev "Theory of optical systems". M.: Mechanical Engineering 1981, p. 352).

Claims

An optical observation device that simultaneously forms two fields of view with different magnification, containing the first component with a mirror coating in the central part of the second surface, the second component with a mirror coating on the second surface, characterized in that the first component is made in the form of a biconvex lens, the second component in in the form of a negative Mangin lens with a mirror coating on the second surface, and the central zone of this surface is made without mirror coating, and the third component is introduced in the form a biconvex lens and the fourth component in the form of a biconcave lens, while the third and fourth components have a total optical power equal to minus 0.5 ÷ 1.5 of the optical power of the first lens of the device, the distance between the first and second component is (0.2 ÷ 0, 6) · F ₁ , and the distances between the second and third components and between the third and fourth components have values in the range (0.001 ÷ 0.02) · F ₁ each, where F ₁ is the focal length of the first lens of the device.