RU2439631C1 - Eyepiece - Google Patents

Eyepiece Download PDF

Info

Publication number
RU2439631C1
RU2439631C1 RU2010134205/28A RU2010134205A RU2439631C1 RU 2439631 C1 RU2439631 C1 RU 2439631C1 RU 2010134205/28 A RU2010134205/28 A RU 2010134205/28A RU 2010134205 A RU2010134205 A RU 2010134205A RU 2439631 C1 RU2439631 C1 RU 2439631C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
eyepiece
lens
prism
convex
space
Prior art date
Application number
RU2010134205/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Петрович Шишкин (BY)
Игорь Петрович Шишкин
Александр Петрович Ольшевский (BY)
Александр Петрович Ольшевский
Original Assignee
Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс" filed Critical Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс"
Application granted granted Critical
Publication of RU2439631C1 publication Critical patent/RU2439631C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: eyepiece comprises a beam splitter prism installed in front of the first lens component, and the following components arranged along with the beam way: a plano-convex single lens facing the space of objects with flat surface, and a tape joint from convexo-convex and negative lenses facing the space of objects with the convexo-convex lens. The negative lens is made of material with dispersion ratio vD of not more than 30. Positive lenses are made of material with dispersion ratio vD of at least 60. The beam-splitter prism is made in the form of a cube prism. Optical forces of the single lens and a taped component are selected under the following conditions: φ1=0.40…0.60φeyp, φ2=0.40…0.60 φ eyp, where φ eyp - optical force of the eyepiece.
EFFECT: provision of the possibility of installation into the additional channel of the liquid-crystal eyepiece with simultaneous reduction of dimensions, weight and cost.
4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к светосильным окулярам с вынесенным передним фокальным отрезком, и может быть использовано в наблюдательных приборах, в том числе в приборах ночного видения с формированием изображения на CCD матрице. В частности изобретение относится к объектам, имеющим кроме основного дополнительный канал, который предназначен для отображения в предметной плоскости окуляра вспомогательной информации.The invention relates to optical instrumentation, namely to high-aperture eyepieces with a remote front focal segment, and can be used in observation devices, including night vision devices with image formation on a CCD matrix. In particular, the invention relates to objects having, in addition to the main channel, an additional channel that is designed to display auxiliary information in the subject plane of the eyepiece.

Известен окуляр, содержащий три компонента, первый из которых - положительная склейка, состоящая из отрицательной и двояковыпуклой положительной линз, второй и третий - положительная и отрицательная линзы. Окуляр содержит также светоделительную призму, расположенную перед первым компонентом [RU 2155980 - прототип]. Окуляр предназначен для работы в видимой области спектра и может быть использован в устройствах с электронно-оптическим преобразователем (ЭОП).Known eyepiece containing three components, the first of which is a positive bonding, consisting of a negative and biconvex positive lenses, the second and third are positive and negative lenses. The eyepiece also contains a beam splitting prism located in front of the first component [RU 2155980 - prototype]. The eyepiece is designed to work in the visible region of the spectrum and can be used in devices with an electron-optical converter (EOC).

Окуляр имеет возможность отображения вспомогательной информации в его предметной плоскости через упомянутую светоделительную призму. Для ввода вспомогательной информации (сетка, индекс или иная разметка) в дополнительный канал светоделительной призмы включено проекционное устройство, позволяющее в процессе эксплуатации изменять характер вводимой дополнительной информации, и устройство подсветки. Для того, чтобы обеспечить возможность установки светоделительной призмы, окуляр имеет увеличенный передний фокальный отрезок.The eyepiece has the ability to display supporting information in its subject plane through the aforementioned beam splitting prism. To enter auxiliary information (grid, index or other markup), a projection device is included in the additional channel of the beam splitting prism, which allows during operation to change the nature of the additional information entered, and a backlight device. In order to provide the possibility of installing a beam splitting prism, the eyepiece has an enlarged anterior focal length.

Согласно описанию изобретения к патенту RU 2155980 окуляр-прототип имеет следующие технические характеристики.According to the description of the invention to patent RU 2155980 the prototype eyepiece has the following technical characteristics.

Угол поля зрения в пространстве изображенияAngle of field of view in image space (для основного канала)(for the main channel) 39,8°39.8 ° Передний фокальный отрезок (без призмы)Front focal segment (without prism) 0,8 f0.8 f Диаметр входного зрачкаEntrance pupil diameter 6 мм6 mm Дисторсия на краю поля зренияDistortion at the edge of the field of view 3,9%3.9% Относительное отверстиеRelative hole 1:4,31: 4.3 Вынос выходного зрачкаPupil discharge 0,9 f0.9 f Фокусное расстояние fFocal length f 26,1 мм26.1 mm Угловые аберрацииAngular aberration не обозначеныnot marked Расход окуляраEyepiece consumption ±4 дптр± 4 diopters

Основной недостаток прототипа состоит в том, что он имеет узкое поле зрения в дополнительном канале (всего несколько градусов) и сравнительно короткий передний отрезок, что не позволяет установить жидкокристаллический дисплей в дополнительный канал. Жидкокристаллические дисплеи в последнее время стали активно применяться в современных наблюдательных приборах.The main disadvantage of the prototype is that it has a narrow field of view in an additional channel (only a few degrees) and a relatively short front segment, which does not allow you to install a liquid crystal display in an additional channel. Liquid crystal displays have recently become actively used in modern observational instruments.

В прототипе для вывода вспомогательной информации рекомендуется использовать проекционное устройство, для работы которого нужна подсветка, а это дополнительный набор линз, который увеличивает габариты, вес и стоимость окуляра. Указанные параметры в настоящее время имеют ключевое значение при проектировании наблюдательных приборов.In the prototype, it is recommended to use a projection device for the operation of auxiliary information, which requires illumination to work, and this is an additional set of lenses that increases the size, weight and cost of the eyepiece. The indicated parameters are currently of key importance in the design of observational instruments.

К тому же в прототипе для передачи вспомогательной информации лучи проходят от источника информации через проекционное устройство и светоделительную призму, попадают в плоскость ЭОПа, а затем проделывают обратный путь через призму в окуляр. Прохождение лучей через проекционную систему и затем дважды через призму значительно снижает эффективность прохождения света и делает невозможным применение в окуляре современных ЖК-дисплеев, яркость которых ограничена спецификацией (технологией).In addition, in the prototype for transmitting auxiliary information, the rays pass from the information source through the projection device and the beam splitter prism, fall into the image intensifier plane, and then go back through the prism into the eyepiece. The passage of rays through the projection system and then twice through the prism significantly reduces the efficiency of light transmission and makes it impossible to use modern LCD displays in the eyepiece, the brightness of which is limited by the specification (technology).

Кроме того, поскольку размер пикселя в ЖК-дисплеях составляет несколько мкм (3-10 um), диагональ излучающей площадки больше 16 мм, то к окулярам, предназначенным для использования с такими дисплеями, предъявляются повышенные требования по исправлению угловых аберраций.In addition, since the pixel size in LCD displays is a few microns (3-10 um), the diagonal of the emitting area is more than 16 mm, the eyepieces designed for use with such displays have increased requirements for correcting angular aberrations.

Задачей изобретения является создание окуляра, в дополнительный канал которого может быть установлен ЖК-дисплей, при одновременном уменьшении габаритов, веса и стоимости окуляра, и тем самым обеспечение возможности применения окуляра в современных наблюдательных приборах.The objective of the invention is to create an eyepiece, in the additional channel of which an LCD can be installed, while reducing the size, weight and cost of the eyepiece, and thereby ensuring the possibility of using the eyepiece in modern observation devices.

Сущность изобретения заключаются в следующем.The invention consists in the following.

В окуляре, содержащем склейку, состоящую из двояковыпуклой положительной и отрицательной линз, при этом отрицательная линза выполнена из материала с коэффициентом дисперсии VD не более 30, плосковыпуклую одиночную положительную линзу и светоделительную призму, установленную перед первым компонентом, указанные линзовые компоненты расположены по ходу луча в следующей последовательности: плосковыпуклая одиночная положительная линза, обращенная к пространству предметов плоской поверхностью, и затем склейка, обращенная к пространству предметов двояковыпуклой положительной линзой, а светоделительная призма выполнена в виде куб-призмы, при этом положительные линзы выполнены из материала с коэффициентом дисперсии VD не менее 60, а оптические силы одиночной линзы и склеенного компонента выбираются из условий:In the eyepiece containing a bonding consisting of biconvex positive and negative lenses, the negative lens is made of material with a dispersion coefficient V D of not more than 30, a single convex single positive lens and a beam-splitting prism mounted in front of the first component, these lens components are located along the beam in the following sequence: a plano-convex single positive lens facing the space of objects with a flat surface, and then gluing facing the space of DMetI biconvex positive lens, and the beam-splitting prism is designed as a cube prism, the positive lens made of a material having a dispersion coefficient of V D is not less than 60, and the optical power of a single lens and a cemented component selected from the condition:

φ1=0,40…0,60 φок φ 1 = 0.40 ... 0.60 φ ok

φ2=0,40…0,60 φок,φ 2 = 0.40 ... 0.60 φ ok ,

где φок - оптическая сила окуляра.where φ ok - the optical power of the eyepiece.

Окуляр по изобретению имеет следующие технические характеристики:The eyepiece according to the invention has the following technical characteristics:

Угол поля зрения в пространстве изображенияAngle of field of view in image space в обоих каналахin both channels 45°45 ° Передний фокальный отрезок (без призмы)Front focal segment (without prism) 0,85 f0.85 f Диаметр входного зрачкаEntrance pupil diameter 6 мм6 mm Дисторсия на краю поля зренияDistortion at the edge of the field of view <5%<5% Относительное отверстиеRelative hole 1:41: 4 Вынос выходного зрачкаPupil discharge 0,85 f0.85 f Фокусное расстояниеFocal length 19 мм19 mm Угловые аберрации (для края поля)Angular aberration (for field edge) <1 дптр<1 diopters Расход окуляраEyepiece consumption ±5 дптр± 5 diopters

Благодаря достигнутым оптическим характеристикам (широкому полю зрения и высокому качеству изображения) окуляр может работать с ЖК-дисплеем в дополнительном канале.Due to the achieved optical characteristics (wide field of view and high image quality), the eyepiece can work with an LCD display in an additional channel.

В предлагаемой конструкции изображение от ЖК-дисплея поступает непосредственно в окуляр через светоделительную грань куб-призмы без применения каких-либо дополнительных устройств (без проекционной системы и подсветки, применяемых в прототипе).In the proposed design, the image from the LCD displays directly into the eyepiece through the beam-splitting face of the cube-prism without the use of any additional devices (without the projection system and backlight used in the prototype).

ЖК-дисплеи позволяют отображать в поле зрения наблюдателя большой объем зрительной информации, поэтому ЖК-дисплеи находят все более широкое применение при создании современных наблюдательных приборов.LCD displays make it possible to display a large amount of visual information in the observer’s field of view; therefore, LCD displays are increasingly used in the creation of modern observing instruments.

Установить куб-призму стало возможным благодаря тому, что в заявляемом окуляре увеличен по сравнению с прототипом передний фокальный отрезок. Увеличение переднего фокального отрезка на 0,05 f увеличило диоптрийный расход окуляра (настройку на резкость) на 25%: с ±4 дптр до ±5 дпт.To establish a cube-prism became possible due to the fact that the front focal segment is increased in comparison with the prototype in the inventive eyepiece. An increase in the anterior focal length by 0.05 f increased the diopter consumption of the eyepiece (sharpening) by 25%: from ± 4 diopters to ± 5 dpt.

Применение куб-призмы позволило увеличить угол поля зрения в дополнительном канале и сделать угол поля зрения в основном и дополнительном каналах одинаковым и равным 45°.The use of a cube-prism made it possible to increase the angle of the field of view in the additional channel and make the angle of the field of view in the main and additional channels the same and equal to 45 °.

Предложенный окуляр имеет простую конструкцию и содержит только два компонента, первый - положительная линза, второй - склеенный, состоящий из положительной и отрицательной линз, в отличие от прототипа, содержащего дополнительно еще одну линзу.The proposed eyepiece has a simple design and contains only two components, the first is a positive lens, the second is glued, consisting of positive and negative lenses, in contrast to the prototype, which additionally contains another lens.

Благодаря тому, что в предлагаемом окуляре изображение в дополнительном канале передается без использования каких-либо промежуточных устройств, значительно повысилась эффективность прохождения света и качество изображения вспомогательной информации, уменьшились габариты, вес и стоимость окуляра.Due to the fact that in the proposed eyepiece, the image in the additional channel is transmitted without the use of any intermediate devices, the efficiency of light transmission and the image quality of the auxiliary information have significantly increased, the dimensions, weight and cost of the eyepiece have decreased.

Увеличение переднего отрезка, расширение поля зрения в дополнительном канале и увеличение диоптрийного расхода позволило использовать заявляемый окуляр совместно с современными жидкокристаллическими (ЖК) дисплеями. Вывод большого объема зрительной информации, поступающей от ЖК-дисплеев в значительной степени расширяет потребительские свойства наблюдательных приборов.The increase in the anterior segment, the expansion of the field of view in the additional channel and the increase in diopter consumption made it possible to use the inventive eyepiece in conjunction with modern liquid crystal (LCD) displays. The output of a large amount of visual information from LCD displays greatly expands the consumer properties of observation devices.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена оптическая схема предлагаемого окуляра,Figure 1 presents the optical scheme of the proposed eyepiece,

на фиг.2 приведены графики кривизны и астигматизма,figure 2 shows graphs of curvature and astigmatism,

на фиг.3 - график относительной дисторсии,figure 3 is a graph of relative distortion,

на фиг.4 - график сферических аберраций для точки на оси.figure 4 is a graph of spherical aberrations for a point on the axis.

Линейное поле окуляра m=16 мм, указанное по шкале ординат на графиках фиг.2 и 3 соответствует угловому полю окуляра 45 градусов (для обоих каналов).The linear field of the eyepiece m = 16 mm, indicated on the ordinate scale in the graphs of FIGS. 2 and 3 corresponds to an angular field of the eyepiece of 45 degrees (for both channels).

Величина шкалы 0,4 мм на графике фиг.2 соответствует ~1 дптр.The scale value of 0.4 mm in the graph of figure 2 corresponds to ~ 1 diopters.

Все кривые представлены для длины волны 587,6 нм.All curves are presented for a wavelength of 587.6 nm.

Оптическая схема предлагаемого окуляра (фиг.1) состоит из светоделительной куб-призмы 1 и двух линзовых компонентов. Первый компонент - одиночная положительная линза 2, которая обращена к пространству предметов плоской поверхностью, второй - склейка, состоящая из двояковыпуклой положительной линзы 3 и отрицательной линзы 4. Склейка 3, 4 обращена к пространству предметов двояковыпуклой положительной линзой 3. Глаз наблюдателя помещается в выходном зрачке 5.The optical scheme of the proposed eyepiece (figure 1) consists of a beam-splitting cube-prism 1 and two lens components. The first component is a single positive lens 2, which faces the space of objects with a flat surface, the second is gluing, consisting of a biconvex positive lens 3 and a negative lens 4. Gluing 3, 4 is directed to the space of objects with a biconvex positive lens 3. The eye of the observer is placed in the exit pupil 5.

Ниже приведена таблица конструктивных параметров компонентов окуляра.The following is a table of the design parameters of the eyepiece components.

ПоверхностьSurface Радиус кривизныRadius of curvature Расстояние между поверхностямиDistance between surfaces СтеклоGlass ДиаметрDiameter Показатель преломления (Nd)Refractive Index (Nd) Дисперсия (Vd)Dispersion (Vd) ОбъектAn object 1one 1.61.6 22 20twenty 1.5161.516 64.264.2 20twenty 33 1.751.75 20twenty 4four 55 1.6201.620 60.360.3 2222 55 -25.63-25.63 0.30.3 2222 66 17.7917.79 77 1.5891.589 61.261.2 20twenty 77 -21.82-21.82 2.22.2 1.8051.805 25.425.4 20twenty 88 -380.9-380.9 15fifteen 20twenty Плоскость изображенияImage plane 5.15.1

Испытания и практика работы с опытными образцами окуляра, изготовленными по данным конструктивным параметрам, подтвердили указанные технические характеристики и технический результат.Tests and the practice of working with prototypes of the eyepiece made according to these design parameters confirmed the specified technical characteristics and technical result.

Окуляр работает следующим образом.The eyepiece works as follows.

Световой поток от предметной плоскости А проходит через светоделительную куб-призму 1 и линзы 2-4 и попадает в глаз наблюдателя, находящийся в выходном зрачке 5 окуляра. Вспомогательная информация, поступающая от ЖК-дисплея, расположенного в плоскости Б, проходит через светоделительную куб-призму 1, линзы 2-4 и попадает в выходной зрачок 5 одновременно с основным изображением от предметной плоскости А.The luminous flux from object plane A passes through a beam-splitting cube-prism 1 and lens 2-4 and enters the eye of an observer located in the exit pupil 5 of the eyepiece. Auxiliary information coming from an LCD display located in plane B passes through a beam-splitting cube-prism 1, lens 2-4 and enters the exit pupil 5 simultaneously with the main image from the subject plane A.

Для обеспечения резкости изображения при работе с глазом обеспечена диоптрийная подвижка всем окуляром на ±5 диоптрий.To ensure image sharpness when working with the eye, diopter movement is ensured by the entire eyepiece by ± 5 diopters.

Claims (1)

Окуляр, содержащий склейку, состоящую из двояковыпуклой положительной и отрицательной линз, при этом отрицательная линза выполнена из материала с коэффициентом дисперсии vD не более 30, плосковыпуклую одиночную положительную линзу и светоделительную призму, установленную перед первым линзовым компонентом, отличающийся тем, что указанные линзовые компоненты расположены по ходу луча в следующей последовательности: плосковыпуклая одиночная положительная линза, обращенная к пространству предметов плоской поверхностью, затем склейка, обращенная к пространству предметов двояковыпуклой положительной линзой, при этом светоделительная призма выполнена в виде куб-призмы, положительные линзы выполнены из материала с коэффициентом дисперсии vD не менее 60, а оптические силы одиночной линзы и склеенного компонента выбираются из условий:
φ1=0,40…0,60φок
φ2=0,40…0,60φок
где φок - оптическая сила окуляра.
An eyepiece containing a bonding consisting of biconvex positive and negative lenses, wherein the negative lens is made of material with a dispersion coefficient v D of not more than 30, a plano-convex single positive lens and a beam-splitting prism mounted in front of the first lens component, characterized in that said lens components are located along the beam in the following sequence: a flat convex single positive lens facing the space of objects with a flat surface, then gluing, about aschennaya to space objects biconvex positive lens, the beam-splitting prism is designed as a cube prism, the positive lens made of a material having a dispersion coefficient v D at least 60, and the optical power of a single lens and a cemented component selected from the condition:
φ 1 = 0.40 ... 0.60 φ ok
φ 2 = 0.40 ... 0.60 φ ok
where φ ok - the optical power of the eyepiece.
RU2010134205/28A 2010-02-17 2010-08-16 Eyepiece RU2439631C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BY20100220 2010-02-17
BYBY20100220 2010-02-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2439631C1 true RU2439631C1 (en) 2012-01-10

Family

ID=45784277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010134205/28A RU2439631C1 (en) 2010-02-17 2010-08-16 Eyepiece

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2439631C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109477957A (en) * 2016-07-08 2019-03-15 伊鲁科有限公司 Dermal magnifier
RU2690044C2 (en) * 2017-11-21 2019-05-30 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" Eyepiece
CN110824694A (en) * 2019-11-13 2020-02-21 北方夜视技术股份有限公司 Enhancement mode night-vision goggles visual system based on color separation membrane

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109477957A (en) * 2016-07-08 2019-03-15 伊鲁科有限公司 Dermal magnifier
CN109477957B (en) * 2016-07-08 2021-05-14 伊鲁科有限公司 Skin magnifier
RU2690044C2 (en) * 2017-11-21 2019-05-30 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" Eyepiece
CN110824694A (en) * 2019-11-13 2020-02-21 北方夜视技术股份有限公司 Enhancement mode night-vision goggles visual system based on color separation membrane

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200201020A1 (en) Far-Optical Device
KR102699951B1 (en) Projection lens with four spherical glass elements
CN105988207B (en) Magnifying optics, optical unit and projector apparatus
US11300792B2 (en) Eyepiece optical system and head-mounted display
US20130258487A1 (en) Low mass warpage free eyepiece
RU2439631C1 (en) Eyepiece
US8456745B2 (en) Compact eyepiece using an imersed field lens
RU2518863C1 (en) Optical system for projection type on-board display
KR101314516B1 (en) Imaging lens system for day and night sight
RU192789U1 (en) FOUR-LENS APOCHROMATIC LENS
RU162339U1 (en) TWO-LENS LENS
KR20090059610A (en) Eyepiece lens system for binocular
RU2315341C1 (en) Fast lens for near ir-spectrum range
RU191915U1 (en) Ocular with a remote exit pupil
CN114326035A (en) Projection lens
US7909464B2 (en) Diagnostic ophthalmic lens using extra-low dispersion (ED) material
JP5422214B2 (en) Eyepieces and optical equipment
RU2353958C1 (en) Optical system of helmet-mounted collimator display
RU2316795C1 (en) Two-lens objective
US20230333364A1 (en) Optical system
RU2690044C2 (en) Eyepiece
RU2427864C1 (en) Eyepiece with pinhole exit pupil
RU87809U1 (en) LIGHT LIGHT WITH EXTENDED PASSENGER
RU2601503C1 (en) Binocular microscope objective with slit lamp
RU81347U1 (en) WIDE-OPEN Eyepiece

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140817