RU77981U1

RU77981U1 - POSITION INPUT SYSTEM

Info

Publication number: RU77981U1
Application number: RU2007149466/22U
Authority: RU
Inventors: Людмила Васильевна Анохина; Нинэль Андреевна Черняк; Павел Ильич Мышалов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-11-10

Abstract

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к системам ввода информации в окуляр наблюдательного прибора, в котором необходимо в процессе наблюдения цели одновременно получить информацию о ее дальности, сигналы готовности и другую служебную информацию, обычно вводимую на краю поля зрения окуляра.The utility model relates to optical instrumentation, namely, systems for inputting information into the eyepiece of an observing device, in which, in the process of observing a target, it is necessary to simultaneously obtain information about its range, readiness signals, and other service information, usually entered at the edge of the field of view of the eyepiece.

Задачей полезной модели является увеличение количества служебной информации, передаваемой наблюдателю, и повышение качества изображения информации на краю поля зрения.The objective of the utility model is to increase the amount of service information transmitted to the observer, and to improve the image quality of information at the edge of the field of view.

Поставленная задача достигается тем, что в системе ввода изображения в окуляр, содержащей оптически связанные систему индикаторов, элемент совмещения изображений, компенсатор астигматизма, проекционный объектив, систему сопряжения изображений и окуляр, в отличие от прототипа, что в качестве элемента совмещения изображений использована трапецевидная призма, у которой основания образуют плоскопараллельную пластину и расположены перпендикулярно оптической оси проекционного объектива, а наклонные боковые грани выполнены зеркальными, система индикаторов содержит три блока индикаторов, два из которых расположены со стороны наклонных зеркальных боковых граней трапецевидной призмы, а третий расположен со стороны большего основания трапецевидной призмы, при этом все блоки индикаторов установлены в плоскости предметов проекционного объектива, компенсатор астигматизма содержит два одинаковых клина, установленных так, что наружные преломляющие поверхности перпендикулярны оптической оси проекционного объектива, а наклонные преломляющие поверхности клиньев образуют воздушную наклонную пластину, причем толщина d наклонной воздушной пластины, показатель преломления n стекла клиньев, угол ε между наружной и наклонной преломляющими поверхностями клина, увеличение β проекционного объектива от блока индикаторов до плоскости изображения, The problem is achieved in that in the image input system into the eyepiece, which contains an optically coupled system of indicators, an image alignment element, an astigmatism compensator, a projection lens, an image conjugation system and an eyepiece, in contrast to the prototype, a trapezoid prism is used as an image alignment element, in which the bases form a plane-parallel plate and are perpendicular to the optical axis of the projection lens, and the inclined side faces are made mirror, The indicator system contains three indicator blocks, two of which are located on the side of the inclined mirror lateral faces of the trapezoidal prism, and the third is located on the side of the larger base of the trapezoidal prism, while all indicator blocks are installed in the plane of the projection lens objects, the astigmatism compensator contains two identical wedges installed so that the external refractive surfaces are perpendicular to the optical axis of the projection lens, and the inclined refractive surfaces of the wedges form in zdushnuyu inclined plate, wherein the thickness d of the plate inclined air, n the refractive index of glass wedges, the angle ε between the outside and the inclined surfaces of the refracting wedge projection magnification β of the lens from the display unit to the image plane,

сагиттальный отрезок x′_s окуляра, меридиональный отрезок x′_m окуляра, фокусное расстояние f′_ок окуляра связаны следующей зависимостью:Sagittal section of x _'s eyepiece meridional section of x' _m eyepiece, the focal length f _{'of approx} eyepiece linked by the following relationship:

причем при (x′_s-x′_m)>0 воздушная наклонная пластина расположена сагиттальном сечении, а при (x′_s-x′_m)<0 - в меридиональном сечении.moreover, for (x ′ _s -x ′ _m )> 0, the air inclined plate is located in the sagittal section, and for (x ′ _s -x ′ _m ) <0, it is in the meridional section.

Description

Наиболее близкой по технической сущности является система ввода изображения в окуляр [1], содержащая блок индикаторов, проекционную систему, состоящую из проекционного объектива и системы сопряжения, окуляр и плоскопараллельную пластину, установленную до или после проекционного объектива с наклоном к оптической оси проекционной системы.The closest in technical essence is the image input system into the eyepiece [1], containing a block of indicators, a projection system consisting of a projection lens and a pairing system, an eyepiece and a plane-parallel plate mounted before or after the projection lens with an inclination to the optical axis of the projection system.

Недостатком данной системы является то, что при использовании окуляров с большими угловыми полями зрения, имеющих большие значения остаточных аберраций на краю поля зрения, компенсация которых приводит к существенному увеличению толщины плоскопараллельной пластины, снижается качество изображения, а также невозможно увеличить количество служебной информации.The disadvantage of this system is that when using eyepieces with large angular fields of view, having large values of residual aberrations at the edge of the field of view, the compensation of which leads to a significant increase in the thickness of a plane-parallel plate, the image quality decreases, and it is also impossible to increase the amount of service information.

Поставленная задача достигается тем, что в системе ввода изображения в окуляр, содержащей оптически связанные систему индикаторов, элемент совмещения изображений, компенсатор астигматизма, проекционный объектив, систему сопряжения изображений и окуляр, отличающаяся тем, что в качестве элемента совмещения изображений использована трапецевидная призма, у которой основания образуют плоскопараллельную пластину и расположены перпендикулярно оптической оси проекционного объектива, а наклонные боковые грани выполнены зеркальными, система The problem is achieved in that in the image input system into the eyepiece containing an optically coupled system of indicators, an image alignment element, an astigmatism compensator, a projection lens, an image conjugation system and an eyepiece, characterized in that a trapezoid prism is used as an image alignment element, in which the bases form a plane-parallel plate and are perpendicular to the optical axis of the projection lens, and the inclined side faces are made mirrored, and

индикаторов содержит три блока индикаторов, два из которых расположены со стороны наклонных зеркальных боковых граней трапецевидной призмы, а третий расположен со стороны большего основания трапецевидной призмы, при этом все блоки индикаторов установлены в плоскости предметов проекционного объектива, компенсатор астигматизма содержит два одинаковых клина, установленных так, что наружные преломляющие поверхности перпендикулярны оптической оси проекционного объектива, а наклонные преломляющие поверхности клиньев образуют воздушную наклонную пластину, причем толщина d наклонной воздушной пластины, показатель преломления n стекла клиньев, угол ε между наружной и наклонной преломляющими поверхностями клина, увеличение β проекционного объектива от блока индикаторов до плоскости изображения, сагиттальный отрезок х′_s окуляра, меридиональный отрезок x′_m окуляра, фокусное расстояние f′_ок окуляра связаны следующей зависимостью:indicators contains three indicator blocks, two of which are located on the side of the inclined mirror lateral faces of the trapezoidal prism, and the third is located on the side of the larger base of the trapezoidal prism, while all indicator blocks are installed in the plane of the projection lens objects, the astigmatism compensator contains two identical wedges, set so that the external refractive surfaces are perpendicular to the optical axis of the projection lens, and the inclined refractive surfaces of the wedges form an air an inclined plate, the thickness d slanted air plates, n glass refractive index of the wedges, the angle ε between the outer and inclined refracting surfaces of the wedge, increasing β the projection lens from the display unit to the image plane, sagittal section of x _'s eyepiece meridional section of x' _m eyepiece , the focal length f _'c eyepiece linked by the following relationship:

Системы ввода изображения в окуляр применяются в наблюдательных приборах, когда необходимо в поле зрения окуляра, кроме основного изображения, видеть дополнительную информацию, например, измеренную лазерным дальномером дальность, координаты наблюдаемого объекта, световую информацию и т.д. Так как служебная информация обычно располагается на краю поля зрения окуляра, то и полевые аберрации окуляра, такие как астигматизм и кривизна поля на краю поля зрения, должны быть скомпенсированы элементами, обладающими аналогичными аберрациями противоположного знака. Выполнение компенсатора астигматизма в виде двух одинаковых клиньев, наружные поверхности которых перпендикулярны оптической оси проекционного объектива, а наклонные поверхности образуют наклонную воздушную пластину и параметров пластины в соответствии со следующей зависимостью The systems for inputting the image into the eyepiece are used in observation devices when it is necessary to see additional information, for example, the range measured by the laser range finder, the coordinates of the observed object, light information, etc., in the field of view of the eyepiece, in addition to the main image. Since service information is usually located at the edge of the field of view of the eyepiece, field aberrations of the eyepiece, such as astigmatism and the curvature of the field at the edge of the field of view, must be compensated by elements that have similar aberrations of the opposite sign. The implementation of the astigmatism compensator in the form of two identical wedges, the outer surfaces of which are perpendicular to the optical axis of the projection lens, and the inclined surfaces form an inclined air plate and plate parameters in accordance with the following dependence

, позволяет устранить аберрации окуляра на краю поля зрения при небольшой толщине воздушной наклонной пластины, что приводит к повышению качества изображения информации. , eliminates the aberration of the eyepiece at the edge of the field of view with a small thickness of the air inclined plate, which leads to an increase in the image quality of the information.

При (x′_s-x′_m)>0 плоскости главных сечений клиньев расположены в сагиттальном сечении проекционного объектива, а при (x′_s-x′_m)<0 - в меридиональном. Ориентация расположения воздушной наклонной пластины определяется условием исправления полевой комы окуляра.For (x ′ _s -x ′ _m )> 0, the planes of the main sections of the wedges are located in the sagittal section of the projection lens, and for (x ′ _s -x ′ _m ) <0, in the meridional one. The orientation of the location of the air inclined plate is determined by the condition for correcting the field coma of the eyepiece.

Для окуляра с f′_ок=30,5 мм и остаточным астигматизмом |-1,57| мм в плоскости изображения (соответствует 1,69 диоптрий), при увеличении проекционного объектива β=-0,35^x, при изготовлении клиньев компенсатора астигматизма из стекла марки ТК21 с n=1,655 установлена зависимость между углом наклона и толщиной воздушной пластины:For an eyepiece with f ′ _ok = 30.5 mm and residual astigmatism | -1.57 | mm in the image plane (corresponding to 1.69 diopters), with an increase in the projection lens β = -0.35 ^x , in the manufacture of wedges of the astigmatism compensator from TK21 glass with n = 1.655, the relationship between the tilt angle and the thickness of the air plate was established:

мм mm

. .

Толщина d воздушной пластины определяется при выбранном угле наклона воздушной пластины:The thickness d of the air plate is determined at the selected angle of inclination of the air plate:

при ε=33° d=1,42 ммat ε = 33 ° d = 1.42 mm

при ε=30° d=3,67 ммat ε = 30 ° d = 3.67 mm

при ε=32° d=2 мм.at ε = 32 ° d = 2 mm.

Таким образом, компенсация астигматизма окуляра на краю поля зрения приводит к повышению качества изображения.Thus, compensation of the astigmatism of the eyepiece at the edge of the field of view leads to an increase in image quality.

Использование трапецевидной призмы в качестве элемента совмещения изображения позволяет увеличить количество служебной информации путем совмещения в единое поле зрения служебной информации от трех блоков индикаторов.Using a trapezoidal prism as an image combining element allows to increase the amount of service information by combining service information from three blocks of indicators into a single field of view.

На фиг.1 представлена система ввода изображения в окуляр с наклоном воздушной пластины в меридиональном сечении.Figure 1 shows the image input system in the eyepiece with the slope of the air plate in the meridional section.

На фиг.2 представлена система индикаторов с элементом совмещения изображений.Figure 2 presents a system of indicators with an element of combining images.

На фиг.3 представлен вид поля зрения окуляра с введенной информацией.Figure 3 presents a view of the field of view of the eyepiece with the entered information.

Система ввода изображения в окуляр (см. фиг.1) содержит оптически связанные систему индикаторов 1, элемент совмещения изображений 2, компенсатор астигматизма 3, проекционный объектив 4, систему сопряжения изображений, состоящую из коллектива 5 и зеркала 6, и окуляр 7. В качестве проекционного объектива 4 в предлагаемом решении использован объектив типа «триплет». Коллектив 5 может быть выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы. Зеркало 6 устанавливается таким образом, чтобы изображение от блока индикаторов разместилось на заданной высоте в передней фокальной плоскости окуляра.The image input system in the eyepiece (see Fig. 1) contains an optically coupled system of indicators 1, an image combining element 2, an astigmatism compensator 3, a projection lens 4, an image pairing system consisting of a team 5 and a mirror 6, and an eyepiece 7. As projection lens 4 in the proposed solution used a lens of the type "triplet". Collective 5 can be made in the form of a single biconvex lens. Mirror 6 is set so that the image from the block of indicators is placed at a given height in the front focal plane of the eyepiece.

Элемент совмещения изображений 2 (см. фиг.1, 2) представляет собой трапецевидную призму с основаниями, образующими плоскопараллельную пластину и расположенными перпендикулярно оптической оси проекционного объектива 4 и наклонными боковыми гранями, выполненными зеркальными.The image combining element 2 (see FIGS. 1, 2) is a trapezoidal prism with bases forming a plane-parallel plate and located perpendicular to the optical axis of the projection lens 4 and the inclined side faces made mirror.

Система индикаторов 1 состоит из трех блоков индикаторов 8, 9, 10, два из которых 8, 9 расположены со стороны зеркальных наклонных боковых граней трапецевидной призмы 2, а третий блок индикаторов 10 расположен со стороны большего основания трапецевидной призмы 2. Блоки индикаторов устанавливаются в плоскости предметов проекционного объектива 4, совмещение трех изображений позволяет существенно увеличить объем вводимой служебной информации. Блоки индикаторов могут быть цифровыми, знакосинтезирующими, световыми.The indicator system 1 consists of three indicator blocks 8, 9, 10, two of which 8, 9 are located on the side of the mirrored inclined side faces of the trapezoid prism 2, and the third block of indicators 10 is located on the side of the larger base of the trapezoid prism 2. The indicator blocks are installed in the plane objects of the projection lens 4, the combination of three images can significantly increase the amount of input service information. Blocks of indicators can be digital, sign-synthesizing, light.

Компенсатор астигматизма 3 выполнен в виде двух одинаковых клиньев, установленных так, что наружные преломляющие поверхности перпендикулярны оптической оси проекционного объектива 4, а наклонные преломляющие поверхности клиньев образуют воздушную наклонную The astigmatism compensator 3 is made in the form of two identical wedges installed so that the external refractive surfaces are perpendicular to the optical axis of the projection lens 4, and the inclined refractive surfaces of the wedges form an air inclined

пластину. Угол клина ограничивается углом полного внутреннего отражения на наклонной поверхности клина с учетом размеров индикаторов и числовой апертуры проекционного объектива.plate. The wedge angle is limited by the angle of total internal reflection on the inclined surface of the wedge, taking into account the size of the indicators and the numerical aperture of the projection lens.

Система ввода изображения в окуляр работает следующим образом: элемент совмещения изображений 2 сводит три изображения от блоков индикаторов 8, 9, 10 в одну плоскость предметов для проекционного объектива 4, который переносит это изображение в фокальную плоскость окуляра 7. Коллектив 5 сопрягает выходной зрачок проекционного объектива 4 с входным зрачком окуляра 7. Зеркало 6 направляет изображение от блоков индикаторов 8, 9, 10 в окуляр 7. В предлагаемом решении (см. фиг.2) блоки индикаторов 8 и 9 выполнены знакосинтезирующими, а блок индикаторов 10 выполнен световым и представляет собой нанесенный на большее основание трапецевидной призмы рисунок в виде прозрачных прямоугольных окон, освещаемых светодиодами. Наблюдаемое при этом в окуляр изображение блока индикаторов представлено на фиг.3.The image input system in the eyepiece works as follows: the image combining element 2 brings three images from the indicator blocks 8, 9, 10 into one object plane for the projection lens 4, which transfers this image to the focal plane of the eyepiece 7. Team 5 mates the exit pupil of the projection lens 4 with the entrance pupil of the eyepiece 7. Mirror 6 directs the image from the indicator blocks 8, 9, 10 to the eyepiece 7. In the proposed solution (see figure 2), the indicator blocks 8 and 9 are made synthesizing, and the indicator block 10 full light and is supported on the larger base trapezoidal prism pattern in a transparent rectangular windows illuminated LEDs. The image of the indicator block observed in the eyepiece is shown in FIG. 3.

Размер матрицы индикаторов 2.7×15 мм. При угле клина ε=32°, изготовленного из стекла марки ТК21 ГОСТ 3514-94 с показателем преломления n=1,655 для рабочей длины волны 0,656 мм, при толщине воздушной наклонной пластины d=2 мм, увеличении проекционного объектива β=-0.35^x можно скомпенсировать астигматизм окуляра с f′_ок=30 мм, равный 1,5 диоптрии, до 0.4 диоптрий, вполне допустимом значении остаточного астигматизма для визуальных систем.The matrix size of the indicators is 2.7 × 15 mm. At a wedge angle ε = 32 °, made of glass grade TK21 GOST 3514-94 with a refractive index n = 1,655 for a working wavelength of 0.656 mm, with an air inclined plate thickness of d = 2 mm, an increase in the projection lens β = -0.35 ^x can be compensated astigmatism of the eyepiece with f ′ _ok = 30 mm, equal to 1.5 diopters, up to 0.4 diopters, a perfectly acceptable value of residual astigmatism for visual systems.

Источники информации:Information sources:

1. RU 2193790, МПК G02В 23/10, публикация 2000 г - прототип.1. RU 2193790, IPC G02B 23/10, publication 2000 - prototype.

Claims

A system for inputting an image into the eyepiece containing an optically coupled system of indicators, an image alignment element, an astigmatism compensator, a projection lens, an image conjugation system and an eyepiece, characterized in that a trapezoidal prism is used as the image alignment element, in which the bases form a plane-parallel plate and are arranged perpendicularly optical axis of the projection lens, and the inclined side faces are made mirrored, the indicator system contains three indicator blocks a ditch, two of which are located on the side of the inclined mirror lateral faces of the trapezoidal prism, and the third is located on the side of the larger base of the trapezoidal prism, while all the indicator blocks are installed in the plane of the projection lens objects, the astigmatism compensator contains two identical wedges installed so that the external refracting the surfaces are perpendicular to the optical axis of the projection lens, and the inclined refracting surfaces of the wedges form an air inclined plate, the thickness d inclined air plates, n glass refractive index of the wedges, the angle ε between the outer and inclined refracting surfaces of the wedge, increasing β the projection lens from the display unit to the image plane, sagittal section of x _'s eyepiece meridional section of x' _m eyepiece, the focal length f _'ca. the eyepiece is connected by the following relationship:

,

moreover, for (x ′ _s -x ′ _m )> 0, the air inclined plate is located in the sagittal section, and for (x ′ _s -x ′ _m ) <0, it is in the meridional section.