RU2104577C1

RU2104577C1 - Binoculars

Info

Publication number: RU2104577C1
Application number: RU95116662/28A
Authority: RU
Inventors: М.М. Русинов; Н.А. Агальцова
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственный комплекс "Пуск"
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1998-02-10

Abstract

FIELD: optical instruments, in particular, telescope glasses and binoculars. SUBSTANCE: each device channel has lens unit which has spherical prism 1 with mirror spherical surface 2 and additional prism 3 which is spaced from spherical prism 1 by thin air gap. In addition device has inverting rectangular prism 4 and ocular unit which has prism 5 and spherical prism 6 with mirror spherical surface 7 as in design of lens unit. Symmetry axis 8 of rectangular prism 4 is located at angle with respect to sighting line 9. EFFECT: increased functional capabilities. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при разработке зеркально-призменных зрительных труб и биноклей. The invention relates to optical instrumentation and can be used in the development of mirror-prismatic telescopes and binoculars.

Создание телескопической системы (одного канала бинокля), дающей прямое изображение, требует введения между ее объективом и окуляром оборачивающей системы (М. М. Русинов. Композиция оптических систем.- Л.: Машиностроение, 1989, с.316). The creation of a telescopic system (one channel of binoculars), giving a direct image, requires the introduction of a wrapping system between its lens and the eyepiece (M. M. Rusinov. The composition of optical systems.- L .: Mashinostroenie, 1989, p. 316).

Известны бинокли, содержащие линзовые объективы и окуляры и линзовые оборачивающие системы; такие бинокли имеют большую длину, а следовательно, завышенные массо-габаритные параметры. Известны более компактные бинокли с призменными оборачивающими системами (там же, с.317-319). Known binoculars containing lenses and eyepieces and lens wrap systems; such binoculars have a large length, and therefore, overestimated mass-dimensional parameters. More compact binoculars with prism wrapping systems are known (ibid., P. 317-319).

Известна зрительная труба, содержащая зеркальный объектив, линзовый окуляр и зеркальную оборачивающую систему, виньетирующую поле зрения объектива [1]. Known telescope containing a specular lens, a lens eyepiece and a mirror wrapping system, vignetting the field of view of the lens [1].

Известны осесимметричные телескопические системы с виньетированием поля зрения объектива за счет размещения отражающих поверхностей в центральной зоне (М.Д.Мальцев, Г.А.Каракулина. Прикладная оптика и оптические измерения. - М.: Машиностроение,1968, с.2620265). Axisymmetric telescopic systems with vignetting the field of view of the lens due to the placement of reflective surfaces in the central zone are known (M. D. Maltsev, G. A. Karakulina. Applied optics and optical measurements. - M.: Mashinostroenie, 1968, p. 2620265).

Наиболее близкой к изобретению является зрительная труба, используемая в качестве бинокля и содержащая объектив, окуляр и размещенную между ними оборачивающую систему с оптической осью (ось симметрии дополнительного зеркала), расположенной под углом к оси визирования - оптической оси основного зеркала-объектива (заявка Франции N 2427625, МПК G 02 B 23/02, 1980 (прототип). Closest to the invention is a telescope used as binoculars and containing a lens, an eyepiece and a wrapping system located between them with an optical axis (axis of symmetry of the additional mirror) located at an angle to the axis of sight - the optical axis of the main mirror lens (French application N 2427625, IPC G 02 B 23/02, 1980 (prototype).

Часть деталей оборачивающей системы в этой зрительной трубе размещена в поле зрения основного объектива, что ведет к его виньетированию. A part of the parts of the wrapping system in this telescope is placed in the field of view of the main lens, which leads to its vignetting.

Технической задачей данного изобретения является исключение виньетирования полей зрения объективов бинокля. The technical task of this invention is the exclusion of vignetting of the field of view of the lenses of the binoculars.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном бинокле из двух оптических каналов, каждый из которых содержит оптически сопряженные объектив, оборачивающую систему и окуляр, объектив и окуляр выполнены в виде блоков из сферопризмы и дополнительной призмы, а оборачивающая система выполнена в виде одиночной прямоугольной призмы. The specified technical result is achieved by the fact that in the known binoculars of two optical channels, each of which contains an optically conjugated lens, a wrapping system and an eyepiece, the lens and eyepiece are made in the form of blocks from a spherical prism and an additional prism, and the wrapping system is made in the form of a single rectangular prism .

Такое техническое решение является новым, неизвестным в практике оптического приборостроения. Существенность отличительных признаков заключается в том, что несмотря на известность отдельных элементов бинокля, рассмотренных выше, при их введении в указанной связи бинокль проявляет новые свойства: устраняется виньетирование полей зрения объективов, что позволяет более эффективно использовать световую энергию от объектов наблюдения. Изобретение является промышленно применимым из-за простоты конструкции и известности технологических процессов изготовления деталей бинокля и его сборки. Это решение предполагает использование комплектующих деталей и современных материалов, серийно освоенных отечественной промышленностью. По сравнению с обычными призменными биноклями в предлагаемом техническом решении значительно уменьшен габаритный размер бинокля в направлении оси визирования. Such a technical solution is new, unknown in the practice of optical instrumentation. The significance of the distinguishing features lies in the fact that despite the prominence of the individual elements of the binoculars discussed above, when introduced in this connection, the binoculars exhibit new properties: the vignetting of the field of view of the lenses is eliminated, which allows more efficient use of light energy from objects of observation. The invention is industrially applicable due to the simplicity of the design and the popularity of technological processes for manufacturing binocular parts and its assembly. This solution involves the use of components and modern materials, serially mastered by the domestic industry. Compared with conventional prism binoculars, the proposed technical solution significantly reduced the overall size of the binoculars in the direction of the axis of sight.

На чертеже изображена принципиальная оптическая схема одного из каналов бинокля. The drawing shows a schematic optical diagram of one of the channels of the binoculars.

Каждый канал бинокля содержит объективный блок из сферопризмы 1 с зеркальной сферической поверхностью 2 и дополнительной призмы 3, отделенной от сферопризмы 1 тонкой воздушной прослойкой, оборачивающую систему в виде одиночной прямоугольной призмы 4 и окулярный блок, состоящий аналогично объективному блоку из призмы 5 и сферопризмы 6 с зеркальной сферической поверхностью 7. Ось 8 симметрии прямоугольной призмы 4 расположена под углом к оси 9 визирования (преимущественно под углом, близким к 90^o).Each channel of the binoculars contains an objective unit of a spherical prism 1 with a mirror spherical surface 2 and an additional prism 3 separated from the spherical prism 1 by a thin air gap that wraps the system in the form of a single rectangular prism 4 and an eyepiece block consisting, similarly to the objective unit, of a prism 5 and a sphere prism 6 s mirror spherical surface 7. The axis of symmetry 8 of the rectangular prism 4 is located at an angle to the axis of sight 9 (mainly at an angle close to 90 ^o ).

Бинокль работает следующим образом. Световой центральный луч (ось канала) входит в сферопризму 1 объективного блока перпендикулярно входной грани, затем отражается от гипотенузной грани этой призмы и направляется к зеркальной сферической поверхности 2, наклоненной к лучу на некоторый угол. После отражения от поверхности 2 луч проходит через гипотенузную грань сферопризмы 1 (так как угол падения луча на эту грань становится меньше угла полного внутреннего отражения), далее идет через тонкую воздушную прослойку в дополнительную призму 3 и в оборачивающую призму 4 с двумя отражениями. При выходе из призмы 4 луч проходит (аналогично объективному блоку) через дополнительную призму 5 и гипотенузную грань сферопризмы 6 окулярного блока и падает на наклонную зеркальную сферическую поверхность 7, отразившись от которой луч,попадает на гипотенузную грань сферопризмы 6 под углом, большим угла полного внутреннего отражения, вследствие чего он отражается и выходит из сферопризмы 6 по направлению, совпадающему с осью визирования 9. Binoculars works as follows. The light central beam (channel axis) enters into the sphere prism 1 of the objective unit perpendicular to the input face, then it is reflected from the hypotenuse face of this prism and is directed to the mirror spherical surface 2, inclined to the beam by a certain angle. After reflection from the surface 2, the beam passes through the hypotenuse face of the sphere 1 (since the angle of incidence of the beam on this face becomes less than the angle of total internal reflection), then goes through a thin air gap into the additional prism 3 and into the wrapping prism 4 with two reflections. When leaving prism 4, the beam passes (similar to the objective unit) through additional prism 5 and the hypotenuse face of the spherical prism 6 of the ocular block and falls onto the inclined mirror spherical surface 7, reflecting from which the beam hits the hypotenous face of the sphere prism 6 at an angle greater than the angle of the total internal reflection, as a result of which it is reflected and leaves the sphere prism 6 in the direction coinciding with the axis of sight 9.

В конструкции бинокля предусмотрено исправление аберраций:
- исправление наклонного астигматизма обеспечивается тем, что углы наклона сферических поверхностей 2 и 7 сферопризм объектива и окуляра по отношению к оптической оси каждого канала бинокля одинаковы по абсолютной величине;
- исправление продольного астигматизма и комы обеспечивается соответствующим наклоном оборачивающей призмы 4 или приданием небольшой клиновидности воздушной прослойке между призмами 1 и 3 в объективном блоке.The design of the binoculars provides for the correction of aberrations:
- correction of oblique astigmatism is ensured by the fact that the angles of inclination of the spherical surfaces 2 and 7 of the spherical lens and eyepiece with respect to the optical axis of each channel of the binoculars are identical in absolute value;
- correction of longitudinal astigmatism and coma is provided by the corresponding inclination of the wrapping prism 4 or by giving a small wedge-shaped air gap between prisms 1 and 3 in the objective unit.

Пример конкретного выполнения бинокля. An example of a specific implementation of binoculars.

Заявителем был рассчитан бинокль, который имеет следующие основные характеристики:
увеличение - 6^x;
размеры входного зрачка - 24х30 мм;
угловое поле зрения в пространстве предметов - 6^o;
угловое поле зрения в пространстве изображений - 36^o;
фокусное расстояние объективного блока - 84 мм;
фокусное расстояние окулярного блока - 14 мм;
размер выходного зрачка - 4х5 мм;
удаление выходного зрачка - 8 мм.The applicant calculated the binoculars, which has the following main characteristics:
magnification - 6 ^x ;
the size of the entrance pupil is 24x30 mm;
angular field of view in the space of objects - 6 ^o ;
angular field of view in the space of images - 36 ^o ;
focal length of the objective unit - 84 mm;
focal length of the ocular block - 14 mm;
exit pupil size - 4x5 mm;
exit pupil removal - 8 mm.

Claims

1. Binoculars, consisting of two optical channels, each of which contains an optically conjugated lens, a wrapping system and an eyepiece, characterized in that the lens and eyepiece are made in the form of blocks from a spherical prism and an additional prism, and the wrapping system is made in the form of a single rectangular prisms.

2. The binoculars according to claim 1, characterized in that the angles of inclination of the spherical surfaces of the spherical lens and eyepiece with respect to the optical axis of each channel of the binoculars are the same in absolute value.