Окуляр

Использование: в области оптического приборостроения в визуальных наблюдательных приборах и прицелах. Задача: удаление выходного зрачка относительно глазной линзы на величину не менее 1,2f (фокусного расстояния) при сохранении уровня высокого качества изображения и углового поля не менее 40°. Сущность: в окуляре, состоящем из трех компонентов, первый из которых представляет собой линзу, склеенную из отрицательного и положительного менисков, обращенную вогнутой поверхностью к предмету, второй - положительный, склеенный из отрицательной и положительной двояковыпуклых линз, и третий - положительный компонент, первый компонент дополнен двояковыпуклой линзой, расположенной перед вогнутой поверхностью склеенной линзы, а третий положительный компонент выполнен в виде одиночной линзы, при этом выполняются следующие условия: 1.8</₁<2.1; 4.9</₂<5.1; 2.5</₃<2.7; 25<_d1<35, где - оптическая сила всей системы; ₁ - оптическая сила i-го компонента; _d1 - число Аббе материала первой линзы первого компонента.

Предлагаемая полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в визуальных наблюдательных приборах и прицелах.

Большинство существующих окуляров наблюдательных приборов имеют в своей основе относительно простые и хорошо известные оптические схемы (например, системы Гюйгенса, Кельнера, Эрфле и т. д. [1, 2]), отличающиеся удовлетворительным качеством изображения при умеренных значениях углового поля (˜15÷30°), величин выноса выходного зрачка (˜0,5f) и заднего отрезка.

Главным недостатком таких окуляров является невозможность добиться удаления выходного зрачка (до (1÷1.3)f) относительно последней линзы при одновременном увеличении углового поля до (35÷45°). Основная сложность при этом состоит в том, что в оптических системах, несимметричных относительно апертурной диафрагмы, исправление нечетных аберраций, т.е. комы, дисторсии и хроматизма увеличения, затруднительно [3]. Поэтому, в тех приборах, где величины угловых полей и удаления выходного зрачка значительно отличаются от средних значений, необходимо использовать более сложные системы окуляров. К числу таких приборов относятся, например, приборы ночного видения специального назначения (в том числе прицелы) на основе современных ЭОПов поколений II, II+ и III с высокой разрешающей способностью по всему полю. Таким образом, встает задача разработки оптической системы широкоугольного окуляра, с выносом выходного зрачка на величину не менее If, обеспечивающей высокое качество изображения по всему полю в пределах 0.5-1 диоптрии расфокусировки.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является окуляр [4], состоящий из трех компонентов, первый из которых, отрицательной оптической силы, представляет собой линзу, склеенную из

отрицательного и положительного менисков, обращенную вогнутой поверхностью к предмету; второй - положительный, склеенный из отрицательной и положительной двояковыпуклой линз, а третий -положительный, склеенный из отрицательного и положительного менисков и обращенный вогнутой поверхностью к выходному зрачку.

Удаление выходного зрачка от последней поверхности у прототипа составляет 0,85f (с учетом стрелки прогиба последней поверхности глазной линзы). Данный окуляр имеет высокое качество изображения по всему полю (контраст не менее 0,4 при 25 мм ^-1), но схема не позволяет при сохранении всех достоинств увеличить вынос выходного зрачка.

Основная задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в удалении выходного зрачка на величину не менее l,2f (фокусного расстояния) при сохранении высокого уровня качества изображения и углового поля не менее 40°.

Для решения поставленной задачи предлагается окуляр, который, как и прототип, состоит из трех компонентов, первый из которых представляет собой линзу, склеенную из отрицательного и положительного менисков, обращенную вогнутой поверхностью к предмету, второй -положительный, склеенный из отрицательной и положительной двояковыпуклых линз, и третий - положительный компонент.

В отличие от прототипа первый компонент дополнен двояковыпуклой линзой, расположенной перед вогнутой поверхностью склеенной линзы, а третий положительный компонент выполнен в виде одиночной линзы, при этом выполняются следующие условия:

1.8</₁<2.1; 4.9</₂<5.1; 2.5</₃<2.7; 25<_d1<35, где - оптическая сила всей системы; _i - оптическая сила i-го компонента; V_d1 - число Аббе материала первой линзы первого компонента.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в отличие от прототипа первый компонент, дополненный одиночной положительной линзой из низкодисперсного стекла, оказывает более

эффективное компенсирующее воздействие на поперечный хроматизм при удалении выходного зрачка системы, а третий компонент, имея приблизительно одинаковую с прототипом оптическую силу, выполнен в виде одиночной линзы.

Таким образом, несмотря на то, что общее количество отдельных линз в предлагаемой системе не увеличилось по сравнению с прототипом, удалось получить окуляр с высоким уровнем качества изображения с угловым полем не менее 40° и выносом выходного зрачка 1,2 f (фокусного расстояния).

Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена оптическая схема окуляра, и Приложением, где даны конструктивные параметры и оптические характеристики конкретного образца.

Предлагаемый окуляр состоит из трех компонентов I, II и III, первый из которых I включает положительную линзу 1, ориентированную стороной с большей кривизной к изображению, и отрицательную линзу, склеенную из отрицательного мениска 2 и положительной линзы 3, второй II, положительной оптической силы, выполнен склеенным из отрицательной 4 и положительной 5 двояковыпуклых линз, а третий компанент III, положительный, представляет собой одиночную положительную линзу 6, при этом выполняются следующие условия:

1.8</₁<2.1; 4.9</₂<5.1; 2.5</₃<2.7; 25<_d1<35, где - оптическая сила всей система; _i; - оптическая сила i-го компонента; V_d1 - число Аббе материала первой линзы первого компонента.

Кроме того, выходной зрачок 7 удален от линзы 6 на величину не менее 1,2 f (фокусного расстояния).

Принцип работы предлагаемого окуляра состоит в следующем.

Компонент I, состоящий из трех линз 1, 2 и 3, служит одновременно корректором поперечного хроматизма и астигматизма, вызывая при этом кривизну изображения. Компонент II, слабой оптической силы, оказывает

воздействие на проявляющиеся после первого компоненты полевые нечетные аберрации высших порядков, а компонент III строит изображение в бесконечности, не внося существенных искажений в предыдущее распределение аберраций. Благодаря указанным выше отношениям оптических сил компонентов выходной зрачок окуляра 7 может быть удален от глазной линзы на величину не менее l,2f. При этом размер переднего отрезка системы остается по крайне мере на том же уровне, что и у прототипа.

Таким образом, предлагаемый окуляр, имея одинаковое количество линз по сравнению с прототипом, имеет больший вынос выходного зрачка, больший или равный размер переднего отрезка и не уступает последнему по качеству изображения в пределах 0,7 дптр расфокусировки.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под ред. В.А.Панова. Л. Машиностроение. 1980.

2. Бегунов Б.П., Заказнов Н.П. и др. Теория оптических систем. М. Машиностроение. 1981

3. Русинов М. М. Композиция оптических систем. Л. Машиностроение. 1989.

4. США, патент №3586418, МПК: G 02 В 21/02 - прототип 1970.

Окуляр, состоящий из трех компонентов, первый из которых представляет собой линзу, склеенную из отрицательного и положительного менисков, обращенную вогнутой поверхностью к предмету, второй - положительный, склеенный из отрицательной и положительной двояковыпуклых линз, и третий - положительный компонент, отличающийся тем, что первый компонент дополнен двояковыпуклой линзой, расположенной перед вогнутой поверхностью склеенной линзы, а третий положительный компонент выполнен в виде одиночной линзы, при этом выполняются следующие условия: 1,8</₁<2,1; 4,9</₂<5,1; 2,5< /₃<2,7; 25<_d1<35, где - оптическая сила всей системы; _i - оптическая сила i-го компонента; _d1 - число Аббе материала первой линзы первого компонента.