RU2779999C1

RU2779999C1 - Spotting scope with a prism reversal assembly

Info

Publication number: RU2779999C1
Application number: RU2021122838A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Степанович Агеев; Александр Александрович Дейснер; Дмитрий Сергеевич Исаков
Original assignee: Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод"
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2022-09-16

Abstract

FIELD: instrument manufacture.

SUBSTANCE: invention relates to optical instrument manufacture, in particular, to optical systems for monitoring and tracking remote objects, and can be used in creating viewing instruments. Spotting scope with a prism reversal assembly comprises a prism reversal assembly located in front of the lens and made in the form of a direct-view isosceles prism with a roof, an objective, and an eyepiece, installed on the optical axis of the lens.

EFFECT: structural simplification of the reversal assembly, reduction in the light flux losses, and improvement in the image quality.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности, к оптическим системам для наблюдения и слежения за удаленными объектами и может быть использовано при создании наблюдательных приборов, таких как бинокли, зрительные трубы, увеличители и др.The invention relates to optical instrumentation, in particular, to optical systems for observing and tracking distant objects and can be used to create observation devices such as binoculars, spotting scopes, magnifiers, etc.

Известны приборы наблюдения, оптическая схема которых содержит в качестве оборачивающего компонента призменную оборачивающую систему. Использование призменной оборачивающей системы позволяет уменьшить продольные размеры оптической системы за счет изломов оптической оси внутри призмы при соблюдении условия соосности объектива и окуляра.Observation devices are known, the optical scheme of which contains a prismatic wrapping system as a wrapping component. The use of a prism turning system makes it possible to reduce the longitudinal dimensions of the optical system due to kinks in the optical axis inside the prism, subject to the condition of the objective and eyepiece coaxiality.

Недостаток таких приборов заключается в том, что призменные оборачивающие системы приборов наблюдения с соосными объективом и окуляром, обычно состоят минимум из двух призм, одна из которых имеет грань с отражающим покрытием, что приводит к ухудшению светопропускания на 10-20%. Кроме того, при расположении призменной оборачивающей системы в промежутке между объективом и окуляром, плоскость промежуточного изображения оказывается расположенной вблизи граней призм. При таком взаимном расположении элементов системы становятся видны дефекты граней призм (пыль, царапины и т.д.), а также дефекты в толще стекла призм (пузыри, камни, свили и т.д.). Кроме того, использование в оборачивающей системе минимум двух призм определяет необходимость тщательной юстировки призм оборачивающей системы при сборке.The disadvantage of such devices is that the prism turning systems of observation devices with a coaxial lens and eyepiece usually consist of at least two prisms, one of which has a face with a reflective coating, which leads to a deterioration in light transmission by 10-20%. In addition, when the prism inverting system is located in the gap between the objective and the eyepiece, the plane of the intermediate image is located near the faces of the prisms. With such a mutual arrangement of the elements of the system, defects in the faces of the prisms (dust, scratches, etc.), as well as defects in the thickness of the glass of the prisms (bubbles, stones, striae, etc.) become visible. In addition, the use of at least two prisms in the wrapping system determines the need for careful alignment of the wrapping system prisms during assembly.

Известен оптический прицел, описанный в патенте RU 6632 от 02.06.1996 г., оптическая схема которого состоит из входной оптики, окуляра, узла формирования прицельной метки и ввода дополнительной информации, выполненного в виде призмы с зеркальной отражающей гранью, совмещенной с плоскостью изображения входной оптики и фокальной плоскостью окуляра.Known optical sight, described in patent RU 6632 dated 06/02/1996, the optical scheme of which consists of input optics, an eyepiece, a site for the formation of an aiming mark and input of additional information, made in the form of a prism with a mirror reflective face, aligned with the image plane of the input optics and the focal plane of the eyepiece.

К недостаткам известного оптического прицела можно отнести потери светового потока на металлизированных гранях при прохождении лучей через призменную оборачивающую систему и недостаточное качество формируемого изображения по причине установки призмы в сходящемся пучке, ввиду того, что для части наклонных лучей нарушается условие полного внутреннего отражения.The disadvantages of the known optical sight include the loss of the light flux on the metallized edges when the rays pass through the prism turning system and the insufficient quality of the formed image due to the installation of the prism in a converging beam, due to the fact that for a part of the inclined rays the condition of total internal reflection is violated.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой - прототипом - является оптическая схема бинокля, описанная в патенте RU 2316030 от 11.10.2006 г. Оптическая схема бинокля содержит двухкомпонентный объектив, призменную оборачивающую систему, выполненную в виде призмы Пехана или призмы Порро 2 рода, и окуляр.The closest in technical essence to the claimed - the prototype - is the optical design of the binoculars described in patent RU 2316030 dated 10/11/2006. .

К недостаткам указанной оптической схемы можно отнести потери светового потока на зеркальных покрытиях граней призм, сложность конструкции оборачивающей системы, состоящей из нескольких призм, которые необходимо тщательно юстировать при сборке, а также пониженное качество изображения из-за видимых дефектов стекла и дефектов на гранях призм.The disadvantages of this optical scheme include the loss of light flux on the mirror coatings of the prism faces, the complexity of the design of the inverting system, which consists of several prisms, which must be carefully aligned during assembly, as well as reduced image quality due to visible glass defects and defects on the prism faces.

Техническая проблема заключается в получении следующего технического результата: упрощение конструкции оборачивающей системы, уменьшение потерь светового потока и улучшение качества изображения.The technical problem is to obtain the following technical result: simplifying the design of the turning system, reducing the loss of light flux and improving image quality.

Указанный технический результат достигается в предлагаемой зрительной трубке. Зрительная трубка, как и прототип состоит из объектива, призменной оборачивающей системы и окуляра. В отличие от прототипа призменная оборачивающая система установлена перед объективом, в параллельном ходе лучей, и выполнена в виде равнобедренной призмы прямого зрения с крышей.The specified technical result is achieved in the proposed telescope. The telescope, like the prototype, consists of a lens, a prism turning system and an eyepiece. Unlike the prototype, the prism turning system is installed in front of the lens, in a parallel path of the rays, and is made in the form of an isosceles direct vision prism with a roof.

В частном случае исполнения объектив может быть выполнен из трех компонентов, последовательно расположенных по ходу лучей: первый компонент - плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой поверхностью к предмету, второй компонент - склеенные плоскими поверхностями внутрь плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой поверхностью к предмету, и плосковогнутая линза, третий компонент ~~ двояковогнутая линза, обе поверхности которой имеют одинаковые радиусы.In a particular case of execution, the lens can be made of three components sequentially arranged along the rays: the first component is a plano-convex lens facing the object with its convex surface, the second component is a plano-convex lens glued with flat surfaces inside, facing the object with its convex surface, and a plano-concave lens, the third component is ~~ a biconcave lens, both surfaces of which have the same radii.

Пример конкретной реализации зрительной трубки показан на чертеже.An example of a specific implementation of the telescope is shown in the drawing.

Зрительная трубка с призменной оборачивающей системой (фиг. 1) содержит оборачивающую систему 1, которая установлена перед объективом 2, в параллельном ходе лучей и выполнена в виде одной призмы прямого зрения с крышей и имеет хотя бы одно полное внутреннее отражение. Объектив 2, состоит из трех компонентов - одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклой поверхностью к предмету, склеенных плоскими поверхностями внутрь плосковыпуклой линзы и плосковогнутой линзы, и двояковогнутой линзы с одинаковыми радиусами. Окуляр 3 выполнен из двух компонентов, первый из которых представлен в виде склеенной двояковогнутой линзы, которая имеет одинаковые радиусы, и двояковыпуклой линзы, а второй компонент представлен в виде двояковыпуклой линзы, поверхности которой имеют одинаковые радиусы.The telescope with a prism turning system (Fig. 1) contains a turning system 1, which is installed in front of the lens 2, in a parallel beam path and is made in the form of a single direct vision prism with a roof and has at least one total internal reflection. Objective 2 consists of three components - a single plano-convex lens facing the object with its convex surface, glued with flat surfaces inside a plano-convex lens and a plano-concave lens, and a biconcave lens with the same radii. The eyepiece 3 is made of two components, the first of which is presented in the form of a glued biconcave lens, which has the same radii, and a biconvex lens, and the second component is presented in the form of a biconvex lens, the surfaces of which have the same radii.

Система работает следующим образом. Излучение, идущее от бесконечно удаленных объектов, проходит через призменную оборачивающую систему 1, полностью оборачивается, попадает в объектив 2, откуда переносится в плоскость изображения объектива 2, которая является промежуточной плоскостью изображения в приборе, полностью перевернутое изображение рассматривается наблюдателем через окуляр 3.The system works as follows. The radiation coming from infinitely distant objects passes through the prism inverting system 1, completely turns around, enters the lens 2, from where it is transferred to the image plane of the lens 2, which is the intermediate image plane in the device, the completely inverted image is viewed by the observer through the eyepiece 3.

Таким образом, в предлагаемой зрительной трубке, введение оборачивающей системы, выполненной в виде призмы прямого зрения с крышей, которая имеет хотя бы одно полное внутреннее отражение и полностью оборачивает изображение, и установленной в параллельный ход лучей перед объективом, позволяет исключить использование зеркальных покрытий, а также упростить конструкцию призменной оборачивающей системы, улучшить качество изображения, а также снизить потери светового потока.Thus, in the proposed spotting scope, the introduction of an enveloping system made in the form of a direct vision prism with a roof that has at least one total internal reflection and completely envelops the image, and installed in a parallel beam path in front of the lens, makes it possible to exclude the use of mirror coatings, and also simplify the design of the prism turning system, improve image quality, and reduce the loss of luminous flux.

Важным преимуществом предлагаемого решения является повышение технологичности и снижение трудоемкости изготовления.An important advantage of the proposed solution is to increase manufacturability and reduce the complexity of manufacturing.

Claims

1. A telescope with a prism turning system, containing a lens mounted on the optical axis, a prism turning system and an eyepiece, characterized in that the prism turning system is installed in front of the lens and is made in the form of an isosceles direct vision prism with a roof.

2. The telescope according to claim 1, characterized in that the lens is made of three components, the first component of which is a single plano-convex lens facing the object with its convex surface, the second component is made in the form of gluing plano-convex and plano-concave lenses glued with a flat surface inside, and the third component - a biconcave lens with the same radii.