Система ввода изображения в окуляр

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СИСТЕМА ВВОДА ИЗОБРАЖЕНИЯ В ОКУЛЯР(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(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 , показатель преломления материала пластины , угол наклона пластины к оптической оси проекционной системы , а также приведенный астигматизм окуляраи поправочный коэффициент 1 связаны следующей зависимостью 1(12 )2/ ( 22 )3 ,0,512,причем при 0 плоскопараллельная пластина наклонена в сагиттальном сечении проекционной системы, а при 0 - в меридиональном сечении. 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 , показатель преломления материала пластины , угол наклона пластины к оптической оси проекционной системы , а также приведенный астигматизм окуляраи поправочный коэффициент 1 связаны следующей зависимостью 1(12 )2/ ( 22 ) 3 ,0,512,причем при 0 плоскопараллельная пластина наклонена в сагиттальном сечении проекционной системы, а при 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 1(12 )2/ ( 22 ) 3 ,0,512,где- приведенный астигматизм окуляра, 1 - поправочный коэффициент,- толщина плоскопараллельной пластины,- показатель преломления материала плоскопараллельной пластины,- 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 0,512 учитывает оптимизацию параметров пластины для 4271 1 получения оптимального качества изображения. Если значение поправочного коэффициента 1 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 1(12 )2/ ( 22 ) 3 ,где- астигматизм окуляра, 1 - поправочный коэффициент,- толщина плоскопараллельной пластины,показатель преломления материала плоскопараллельной пластины,- угол наклона плоскопараллельной пластины к оптической оси проекционной системы. При 0 плоскопараллельная пластина наклонена в сагиттальном сечении проекционной системы, а при 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. Материал Воздух Воздух К 8 Воздух ТК 23 Воздух Ф 4 Воздух ТК 20 Воздух К 8 Воздух Воздух ТФ 4 19 Воздух ТФ 4 19 Воздух 19 Воздух ТФ 4 Воздух Размер матрицы индикаторов 6,8 х 4,7 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 11,1 мм, материал плоскопараллельной пластины - стекло К 8 с показателем преломления 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 11,13. 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 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 1.7 х 42 . Проспект фирмы . Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.