ОКУЛЯР

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 ЭОП′ов 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.
-1
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), 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
2
3
d1
i
d1
1.8<φ/φ<2.1; 4.9<φ/φ<5.1; 2.5<φ/φ<2.7; 25<φ<35, где φ - оптическая сила всей системы; φ - оптическая сила i-го компонента; V - 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
2
3
d1
i
d1
1.8<φ/φ<2.1; 4.9<φ/φ<5.1; 2.5<φ/φ<2.7; 25<φ<35, где φ - оптическая сила всей система; φ; - оптическая сила i-го компонента; V - 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.