Бинокулярная наблюдательная система ночного видения

Полезная модель относится к оптическому и оптико-электронному приборостроению и, конкретно, к бинокулярным наблюдательным системам ночного видения.
Известны несколько ночных бинокулярных наблюдательных систем с различным построением оптических схем.
Известна система ночного видения (патент NR 439781, заявитель N.V. Optische Industrie «De Oude Delft»), состоящая из объектива, электронно-оптического преобразователя, коллимационного объектива для отображения экрана электронно-оптического преобразователя в бесконечность и бинокулярной телескопической системы, состоящей из двух половин, каждая из которых принимает часть параллельных лучей, покидающих коллимационный объектив, и содержит призменную систему Porro, объектив и окуляр. Недостатками данной системы ночного видения являются сложность конструкции, большая масса и длина устройства.
Известна также бинокулярная зрительная труба ночного видения (Патент РФ №2143717, заявитель Акционерное общество открытого типа "Катод"), содержащая объектив, электронно-оптический преобразователь, коллимационный объектив и бинокулярную телескопическую систему, состоящую из дополнительного объектива, блока расщепления пучка на основе двух преломляющих ромб-призм и двух окуляров.
Недостатком данной бинокулярной зрительной трубы являются отсутствие возможности регулировки межосевого расстояния окуляров, большая масса и габариты, ограничение поля зрения из-за использования в призменной системе ромб-призм, а также разброс яркости изображений в правом и левом каналах вследствие разброса коэффициентов пропускания и отражения на гранях ромб-призм.
Техническая задача полезной модели заключается в создании бинокулярной наблюдательной системы ночного видения с увеличенным полем зрения, с малыми габаритами и весом и возможностью регулировки межосевого расстояния окуляров по базе глаз наблюдателя.
Для решения этой задачи предлагается бинокулярная наблюдательная система ночного видения (фиг. 1), содержащая объектив, электронно-оптический преобразователь, коллимационный объектив, светоделитель, две симметрично расположенные относительно оси коллимационного объектива телескопические системы, каждая из которых содержит объектив, дефлектор и окуляр, отличающаяся тем, что телескопические системы установлены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси коллимационного объектива, а окуляр каждой телескопической системы выполнен двухкомпонентным и состоит из первого положительного компонента в виде мениска, установленного после дефлектора и обращенного к нему своей вогнутой стороной, и второго положительного компонента при соблюдении следующих условий:
0,65ƒ'≤2Y≤0,8ƒ';
0,7ƒ'≤Р'≤1,1ƒ';
2
1
2
0,8ƒ'≤ƒ'≤1,25ƒ';
где 2Y - линейное поле зрения окуляра,
ƒ' - фокусное расстояние окуляра,
Р' - удаление выходного зрачка окуляра,
1
ƒ' - фокусное расстояние первого положительного компонента окуляра,
2
ƒ' - фокусное расстояние второго положительного компонента окуляра.
Использование менисковой формы первой линзы окуляра позволяет увеличить линейное поле зрения окулярной системы.
Объектив бинокулярной наблюдательной системы ночного видения выполнен пятикомпонентным, причем первый и четвертый компоненты - двояковыпуклые линзы, второй компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третий компонент - двояковогнутая линза, пятый компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету.
Второй вариант объектива (фиг. 2) выполнен пятикомпонентным, причем первый компонент - двояковыпуклая линза, второй компонент выполнен в виде двухлинзовой склейки, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, четвертый компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, пятый компонент - двояковогнутая линза.
Третий вариант объектива (фиг. 3) выполнен семикомпонентным, причем первый и второй компоненты - положительные мениски, обращенные вогнутостью к изображению, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, четвертый компонент выполнен в виде трехлинзовой склейки, состоящей из двух отрицательных и одного положительного менисков, обращенных вогнутостью к предмету, пятый и шестой компоненты - двояковыпуклые линзы, седьмой компонент выполнен в виде двухлинзовой склейки, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.
Коллимационный объектив выполнен пятикомпонентным, причем первый компонент - отрицательный мениск, своей выпуклой стороной обращенный к объекту наблюдения, второй компонент - положительная линза, третий компонент - положительный мениск, обращенный своей выпуклой стороной к объекту наблюдения, четвертый компонент - двояковогнутая линза, пятый компонент - положительная линза.
Окуляр каждой телескопической системы состоит из первого положительного компонента в виде мениска, своей вогнутой стороной обращенного к дефлектору, и второго положительного компонента в виде двухлинзовой склейки, состоящей из отрицательного мениска, своей выпуклой стороной обращенного к дефлектору, и положительной линзы.
Другой вариант выполнения окуляров заключатся в том, что каждый из окуляров состоит из первого положительного компонента в виде мениска, своей вогнутой стороной обращенного к дефлектору, и второго положительного компонента в виде двояковыпуклой линзы. Для обоих типов окуляров выполняются соотношения:
0,65ƒ'≤2Y≤0,8ƒ';
0,7ƒ'≤Р'≤1,1ƒ';
2
1
2
0,8ƒ'≤ƒ'≤1,25ƒ';
где 2Y - линейное поле зрения окуляра,
ƒ' - фокусное расстояние окуляра,
Р' - удаление выходного зрачка окуляра,
1
ƒ' - фокусное расстояние первого положительного компонента окуляра,
2
ƒ' - фокусное расстояние второго положительного компонента окуляра.
Дефлектор каждой телескопической системы выполнен в виде зеркала или призмы.
Сущность полезной модели состоит в том, что предлагаемое техническое решение бинокулярной наблюдательной системы ночного видения обеспечивает возможность наблюдения увеличенного поля зрения каждым глазом при любой межзрачковой базе глаз наблюдателя за счет возможности подвижки телескопических систем в направлении, перпендикулярном оптической оси коллимационного объектива, а также обеспечивает снижение габаритов и массы бинокулярной наблюдательной системы ночного видения.
На фиг. 1 представлена оптическая схема бинокулярной наблюдательной системы ночного видения, состоящей из объектива (1), электронно-оптического преобразователя (2), коллимационного объектива (3), светоделителя (4), выполненного в виде прямоугольной призмы с внешними отражающими гранями, и двух телескопических систем (5), оптически сопряженных с коллимационным объективом (3). Каждая телескопическая система содержит объектив (6), дефлектор (7) и окуляр (8).
Коллимационный объектив (3) выполнен пятикомпонентным, причем первый компонент (9) - отрицательный мениск, своей выпуклой стороной обращенный к объекту наблюдения, второй компонент (10) - положительная линза, третий компонент (11) - положительный мениск, обращенный своей выпуклой стороной к объекту наблюдения, четвертый компонент (12) -двояковогнутая линза, пятый компонент (13) - положительная линза.
Объектив (6) каждой телескопической системы (5) состоит из двояковыпуклой линзы (14) и положительного мениска (15), установленного перед дефлектором (7) и обращенного к нему своей вогнутой стороной.
Окуляр (8) каждой телескопической системы состоит из первого положительного компонента в виде мениска (16), своей вогнутой стороной обращенного к дефлектору (7), и второго положительного компонента в виде двухлинзовой склейки, состоящей из отрицательного мениска (17), своей выпуклой стороной обращенного к дефлектору (7), и положительной линзы (18).
Окуляр (8) каждой телескопической системы может также состоять из первого положительного компонента в виде мениска, установленного после дефлектора (7) и обращенного к нему своей вогнутой стороной, и второго положительного компонента в виде двояковыпуклой линзы. Для обоих типов окуляров соблюдены следующие условия:
0,65ƒ'≤2Y≤0,8ƒ';
0,7ƒ'≤Р'≤1,1ƒ';
2
1
2
0,8ƒ'≤ƒ'≤1,25ƒ';
где 2Y - линейное поле зрения окуляра,
ƒ' - фокусное расстояние окуляра,
Р' - удаление выходного зрачка окуляра,
1
ƒ' - фокусное расстояние первого положительного компонента окуляра,
2
ƒ' - фокусное расстояние второго положительного компонента окуляра.
Система работает следующим образом:
Световой пучок от объекта наблюдения, расположенного в предметной плоскости, проходит через объектив (1), усиливается электронно-оптическим преобразователем (2), изображение с экрана электронно-оптического преобразователя направляется в коллимационный объектив (3), делится светоделителем (4) на две части, которые отклоняются перпендикулярно оптической оси коллимационного объектива (3) в противоположные стороны и направляются в телескопические системы (5), в каждой из которых световой пучок проходит через объектив (6), отклоняется дефлектором (7), проходит через окуляр (8) и попадает в глаз наблюдателя.
С использованием предлагаемого технического решения создана бинокулярная наблюдательная система ночного видения со следующими характеристиками:
Увеличение
4,5 крат;
Поле зрения
10,8 угл. град;
Диапазон регулирования межцентрового расстояния окуляров от 57 мм до 72 мм;
Длина оптической системы
190 мм;
Масса оптических компонентов
180 г.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает создание бинокулярной наблюдательной системы ночного видения с увеличенным полем зрения, с малым весом и габаритами.