close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 04271

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4271
(13)
C1
(51)
(12)
7
G 02B 23/10,
G 02B 27/18
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СИСТЕМА ВВОДА ИЗОБРАЖЕНИЯ В ОКУЛЯР
(21) Номер заявки: а 20000571
(22) 2000.06.19
(46) 2001.12.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное общество
"Пеленг" (BY)
(72) Авторы: Городов В.А., Кириченко Е.В.,
Корнейчик В.Л., Кудряшов А.А. (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное
общество "Пеленг" (BY)
(57)
Система ввода изображения в окуляр, содержащая оптически связанные блок индикаторов, проекционную систему, состоящую из проекционного объектива и системы сопряжения, и окуляр, отличающаяся тем,
что в проекционную систему дополнительно введена плоскопараллельная пластина, расположенная до или
после проекционного объектива и установленная с наклоном к оптической оси проекционной системы, при
этом толщина плоскопараллельной пластины d, показатель преломления материала пластины n, угол наклона
пластины к оптической оси проекционной системы ε, а также приведенный астигматизм окуляра ∆t и поправочный коэффициент α1 связаны следующей зависимостью:
∆t ⋅ α1 = −d(1 − n 2 ) sin 2 ε / (n 2 − sin 2 ε)3 ,
0,5 = α1 ≤ 2,
причем при ∆t>0 плоскопараллельная пластина наклонена в сагиттальном сечении проекционной системы, а
при ∆t<0 - в меридиональном сечении.
Фиг. 1
BY 4271 C1
(56)
LEICA GEOVID 7 х 42 BD. Проспект фирмы LEICA. 1994.
JP 05046161, 1993.
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к системам ввода изображения в окуляр и может применяться в наблюдательных приборах, в которых необходимо в процессе наблюдения вводить в окуляр служебную информацию, например измеренную лазерным дальномером дальность до объекта.
Наиболее близкой по технической сущности является система ввода изображения в окуляр [1], содержащая
блок индикаторов, проекционную систему, состоящую из проекционного объектива и системы сопряжения,
и окуляр.
Недостатком данной системы ввода изображения в окуляр является невысокое качество изображения при
вводе информации на край поля зрения окуляра.
Задачей изобретения является повышение качества изображения системы ввода изображения в окуляр
при вводе информации на край поля зрения за счет компенсации астигматизма окуляра.
Поставленная задача достигается тем, что в системе ввода изображения в окуляр, содержащей оптически
связанные блок индикаторов, проекционную систему, состоящую из проекционного объектива и системы
сопряжения, и окуляр, в отличие от прототипа, в проекционную систему дополнительно введена плоскопараллельная пластина, расположенная до или после проекционного объектива и установленная с наклоном к
оптической оси проекционной системы, при этом толщина плоскопараллельной пластины d, показатель преломления материала пластины n, угол наклона пластины к оптической оси проекционной системы ε, а также
приведенный астигматизм окуляра ∆t и поправочный коэффициент α1 связаны следующей зависимостью:
∆t ⋅ α 1 = −d(1 − n 2 ) sin 2 ε / (n 2 − sin 2 ε) 3 ,
0,5 ≤ α1 ≤ 2,
причем при ∆t>0 плоскопараллельная пластина наклонена в сагиттальном сечении проекционной системы, а
при ∆t<0 - в меридиональном сечении.
Системы ввода изображения в окуляр применяются в наблюдательных приборах, в которых необходимо
в процессе наблюдения вводить в окуляр служебную информацию, например измеренную лазерным дальномером дальность до объекта, координаты наблюдаемого объекта или другую служебную информацию. Располагать служебную информацию желательно ближе к краю поля зрения окуляра для того, чтобы она не
мешала наблюдению в прибор. Известно, что при разработке окуляров полевые аберрации такие как астигматизм и кривизна поля, трудно поддаются исправлению. Как правило, аберрации на краю поля зрения остаются недоисправленными, а их влияние компенсируют аберрациями предшествующих компонентов
(объектива, линзовой оборачивающей системы). При проецировании изображения на край поля зрения окуляра существенное влияние на качество спроецированного изображения оказывает неисправленный астигматизм окуляра. Поэтому в системе ввода изображения в окуляр возникает необходимость компенсации
астигматизма окуляра. Если в проекционную систему установить наклонную плоскопараллельную пластину,
то при надлежащем подборе толщины и угла наклона пластины можно скомпенсировать астигматизм окуляра с помощью астигматизма пластины. Параметры плоскопараллельной пластины определяются с помощью
использования следующей зависимости:
∆t ⋅ α 1 = −d(1 − n 2 ) sin 2 ε / (n 2 − sin 2 ε) 3 ,
0,5 ≤ α1 ≤ 2,
где ∆t - приведенный астигматизм окуляра, α1 - поправочный коэффициент, d - толщина плоскопараллельной
пластины, n - показатель преломления материала плоскопараллельной пластины, ε - угол наклона плоскопараллельной пластины к оптической оси проекционной системы. Пластина может быть установлена или до
или после проекционного объектива. При использовании выражения для определения параметров пластины
приведенный астигматизм окуляра рассчитывается как разность сагиттального и меридионального отрезков
в плоскости, сопряженной с плоскостью изображения окуляра и совпадающей с центром сходящегося пучка,
в котором установлена пластина. Если астигматизм окуляра в этой плоскости положительный, то наклон
пластины производится в сагиттальном сечении проекционной системы; если астигматизм окуляра отрицательный, то наклон пластины производится в меридиональном сечении проекционной системы. Поскольку
наклонная плоскопараллельная пластина вносит не только астигматизм, но также сферическую аберрацию и
кому, то требуется оптимизация параметров пластины с точки зрения получения оптимального качества изображения (например, требуемых значений модуляционной передаточной характеристики или функции рассеяния точки). Поправочный коэффициент 0,5 ≤ α1 ≤ 2 учитывает оптимизацию параметров пластины для
2
BY 4271 C1
получения оптимального качества изображения. Если значение поправочного коэффициента α1 не попадает
в указанные пределы, это указывает на недостаточное качество изображения системы.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена система ввода изображения в окуляр с наклоном плоскопараллельной пластины в
сагиттальном сечении.
На фиг. 2 представлено сечение А-А фиг. 1.
На фиг. 3 представлен пример выполнения блока индикаторов.
На фиг. 4 представлен вид поля зрения окуляра с индикацией информации от системы ввода изображения
в окуляр.
На фиг. 5 представлены графики модуляционной передаточной функции в обратном ходе лучей в центре
поля зрения системы ввода изображения в окуляр, а также идентичной системы, но без наклонной пластины.
Система ввода изображения в окуляр (см. фиг. 1, 2) содержит оптически связанные блок индикаторов 1,
состоящий из индикатора 2 и зеркала 3, проекционную систему, включающую плоскопараллельную пластину 4, проекционный объектив 5 и систему сопряжения 6, состоящую из коллектива 7 и зеркала 8, и окуляр 9.
Плоскопараллельная пластина 4 может быть установлена до или после проекционного объектива 5. Угол наклона пластины 4 и ее толщина выбраны в соответствии с выражением:
∆t ⋅ α 1 = −d(1 − n 2 ) sin 2 ε / (n 2 − sin 2 ε) 3 ,
где ∆t - астигматизм окуляра, α1 - поправочный коэффициент, d - толщина плоскопараллельной пластины, n показатель преломления материала плоскопараллельной пластины, ε - угол наклона плоскопараллельной
пластины к оптической оси проекционной системы. При ∆t>0 плоскопараллельная пластина наклонена в сагиттальном сечении проекционной системы, а при ∆t<0 плоскопараллельная пластина наклонена в меридиональном сечении проекционной системы.
Проекционный объектив 5 строит изображение от блока индикаторов в передней фокальной плоскости
окуляра 9. При этом проекционный объектив должен иметь такое увеличение, чтобы обеспечить требуемый
масштаб изображения от блока индикаторов в фокальной плоскости окуляра. Проекционный объектив должен также быть исправлен в отношении как осевых, так и внеосевых аберраций в спектральном диапазоне
излучения блока индикаторов. В качестве проекционного объектива может быть использован объектив типа
триплет. Система сопряжения 6 сопрягает зрачки окуляра 9 и проекционного объектива 5, размещает изображение от блока индикаторов на заданной высоте в передней фокальной плоскости окуляра и обеспечивает пересечение оптической оси проекционной системы с центром выходного зрачка окуляра. Коллектив 7
сопрягает зрачки окуляра 9 и проекционного объектива 5 и может быть выполнен в виде одиночной линзы.
Зеркало 8 установлено таким образом, чтобы изображение от блока индикаторов, построенное проекционным объективом, разместить на заданной высоте в передней фокальной плоскости окуляра, и имеет угол наклона такой, чтобы оптическая ось проекционной системы проходила через центр выходного зрачка
окуляра. Окуляр 9 должен иметь требуемое увеличение, поле зрения и диаметр выходного зрачка, а также
требуемую коррекцию аберраций, чтобы обеспечить качество изображения в оптической системе, в которой
он используется. Окуляр 9 выполнен из двух склеенных линз и двух одиночных линз. Блок индикаторов 1
(фиг. 3) может состоять из двух параллельных индикаторов 10 и 11, расположенных в плоскости предметов,
между которыми установлен зеркальный клин 12. Индикаторы могут быть цифровыми или знакосинтезирующими. Такое выполнение блока индикаторов позволяет совместить изображения от двух отдельных индикаторов и расположить их друг относительно друга в поле зрения окуляра, как показано на фиг. 4.
Такое исполнение системы ввода изображения в окуляр позволяет получить систему со следующими характеристиками.
№
пов.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Радиус поверхности, мм
Плоск.
Зерк.
Плоск.
Плоск.
7,261
Плоск.
-9,818
6,67
19,88
-8,065
32,96
Координаты поверхностей, мм
x
у
z
21,3
119
-91,3
-3,7
119
-91,3
-3,7
70,4
-91,3
0
68,5
-91,3
0
53,5
-91,3
0
51,7
-91,3
0
49,7
-91,3
0
49,1
-91,3
0
47,5
-91,3
0
45,9
-91,3
0
26,8
-91,3
3
Повороты вокруг осей, град
αx
αz
90
0
90
-45
90
-45
90
-45
90
0
90
0
90
0
90
0
90
0
90
0
90
0
Материал
Воздух
Воздух
К8
Воздух
ТК23
Воздух
Ф4
Воздух
ТК20
Воздух
К8
BY 4271 C1
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
-32,96
Зерк.
-181,97
66,07
-42,56
73,45
25,53
-444,6
30,06
42,27
22,13
15,56
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
25,3
14,3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-91,3
-91,3
-77,4
-73,4
-58,9
-58,6
-54,1
-37,1
-36,8
-29,8
-29,5
-25
90
-52
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Воздух
Воздух
ТФ4
CTK19
Воздух
ТФ4
CTK19
Воздух
CTK19
Воздух
ТФ4
Воздух
Размер матрицы индикаторов 6,8х4,7 мм. Числовая апертура системы в пространстве предметов 0,02. Астигматизм окуляра, приведенный к плоскости предметов, совпадающей с блоком индикаторов, составляет
2,65 мм. Толщина плоскопараллельной пластины d=11,1 мм, материал плоскопараллельной пластины - стекло К8 с показателем преломления n=1,51389 на длине волны 656 нм. При угле наклона 45° в сагиттальном
сечении системы пластина обеспечивает уменьшение астигматизма системы до -0,34 мм в упомянутой плоскости. Поправочный коэффициент α1=1,13. Выигрыш в качестве, который обеспечивается наклонной пластинкой, иллюстрируется на фиг. 5. На фиг. 5 кривые 13 и 14 - графики меридиональной и сагиттальной
модуляционной передаточной функции предлагаемой системы, а кривые 15 и 16 - графики меридиональной
и сагиттальной модуляционной передаточной функции системы без наклонной пластины. Модуляционные
передаточные функции рассчитаны в плоскости индикаторов в центре поля зрения. Из графиков видно, что
применение наклонной пластины позволяет существенно улучшить сагиттальную составляющую модуляционной передаточной функции. При этом число Штреля для системы с наклонной пластиной составляет 0,72,
тогда как для системы без пластины - только 0,21.
Если приведенный астигматизм окуляра ∆t<0, система ввода изображения в окуляр будет также содержать оптически связанные блок индикаторов 1, проекционную систему, включающую плоскопараллельную
пластину 4, проекционный объектив 5 и систему сопряжения 6, состоящую из коллектива 7 и зеркала 8, и
окуляр 9. При этом плоскопараллельная пластина 4 должна быть наклонена в меридиональном сечении проекционной системы.
Система ввода изображения в окуляр работает следующим образом. Излучение от индикатора 2 отражается зеркалом 3, проходит через наклонную пластину 4 и фокусируется проекционным объективом 5 в плоскость предметов окуляра 9. При этом пластиной 4 вносится астигматизм, равный по абсолютной величине,
но обратный по знаку астигматизму окуляра. Коллектив 7 направляет внеосевые пучки от блока индикаторов
в выходной зрачок окуляра. Зеркало 8 направляет излучение в требуемую зону поля зрения окуляра. При
прохождении световых пучков через окуляр астигматизм, введенный наклонной плоскопараллельной пластиной,
компенсирует астигматизм окуляра, чем обеспечивается качество изображения. При использовании блока индикаторов, состоящего из двух индикаторов и зеркального клина, излучение от индикаторов 10 и 11 направляется зеркальным клином 12 в оптический тракт проекционной системы.
Источники информации
1. Leica geovid 7х42 BD. Проспект фирмы Leica.
4
BY 4271 C1
Фиг. 3
Фиг. 2
Фиг. 4
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Фиг. 5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
146 Кб
Теги
04271, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа