оптическая система бинокулярного прибора для наблюдения

Формула изобретения

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА БИНОКУЛЯРНОГО ПРИБОРА ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ, содержащая два канала, оптические оси которых размещены под углом одна к другой менее 90^o, причем каждый канал выполнен в виде объектива, включающего одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и двояковыпуклую линзу, призменной оборачивающей системы и окуляра, включающего мениск, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, одиночные двояковыпуклую и положительную линзы, причем разность показателей преломления материалов двояковогнутой и двояковыпуклой линз мениска окуляра не менее 0,25, а разность коэффициентов средней дисперсии не менее 40, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества изображения с одновременным увеличением выноса выходного зрачка при увеличении величины линейного поля, в каждом из каналов двояковыпуклая линза объектива склеена из двояковыпуклой линзы и положительного мениска, мениск окуляра выполнен положительным, а положительная линза окуляра - в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, причем разность показателей преломления материалов двояковыпуклой линзы и положительного мениска двояковыпуклой склеенной линзы объектива не менее 0,2, а соотношение толщин двояковогнутой и двояковыпуклой линз склеенного мениска окуляра 1 : 1,55.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к телескопическим лупам, которые могут найти широкое применение в медицине в качестве тренажера при коррекции близорукости (миопии).

Известна бинокулярная стереоскопическая лупа, содержащая два микроскопа, оптические оси которых пересекаются друг с другом под острым углом, причем каждый из микроскопов содержит объектив и окуляр, в каждом из микроскопов объектив выполнен из двух плосковыпуклых линз, обращенных выпуклостью друг к другу, и двух положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, окуляр выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению и склеенного из положительного и отрицательного менисков, разность показателей преломления материалов которых не менее 0,05, а разность коэффициентов дисперсии не менее 10, при этом оси плосковыпуклых линз параллельны между собой.

Известен бинокулярный прибор для наблюдения, в котором две отдельные наблюдательные оптические системы связаны промежуточными элементами, которые шарнирно связаны друг с другом для изменения межзрачкового расстояния.

Каждая ветвь наблюдательной оптической системы состоит из объектива, призменной оборачивающей системы и окуляра, причем объектив представляет собой двояковыпуклую линзу, склеенную из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, призменная оборачивающая система - призма Пехана с крышей, а окуляр выполнен из плосковыпуклой линзы, склеенной из плосковогнутой и двояковыпуклой линз, и плосковыпуклой линзы.

В качестве прототипа выбрана оптическая схема бинокулярного прибора для наблюдения "ОПАЛАР-БЛ-1", содержащая два канала, оптические оси которых размещены под углом друг к другу менее 90^о, причем каждый канал выполнен в виде объектива, включающего двояковыпуклую линзу и отрицательный мениск, призменной оборачивающей системы и окуляра, первый компонент которого - двояковыпуклая линза, а второй компонент - положительный, в каждом из каналов компоненты объектива выполнены одиночными, отрицательный мениск объектива обращен выпуклостью к пространству изображения и расположен перед двояковыпуклой линзой на расстоянии, не превышающем 0,1f_об^", а перед двояковыпуклой линзой окуляра введен отрицательный мениск, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, наружные радиусы которых выполнен равными друг другу, при этом второй компонент окуляра выполнен в виде двояковыпуклой линзы, причем разность показателей преломления материалов двояковогнутой и двояковыпуклой линз отрицательного мениска окуляра не менее 0,25, а разность коэффициентов средних дисперсий не менее 40, где f_об" - фокусное расстояние объектива.

Но данная оптическая система бинокулярного прибора для наблюдения не обеспечивает требуемого качества изображе- ния, имеет малые вынос выходного зрачка и линейное поле.

Целью изобретения является повышение качества изображения с одновременным увеличением выноса выходного зрачка при увеличении величины линейного поля.

Сущность изобретения заключается в том, что оптическая система бинокулярного прибора для наблюдения, содержащая два канала, оптические оси которых размещены под углом друг к другу менее 90^о, причем каждый канал выполнен в виде объектива, включающего одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и двояковыпуклую линзу, призменной оборачивающей системы и окуляра, включающего мениск, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, одиночные двояковыпуклую и положительную линзы, причем разность показателей преломления материалов двояко- вогнутой и двояковыпуклой линз мениска окуляра не менее 0,25, а разность коэффициентов средней дисперсии не менее 40, в каждом из каналов двояковыпуклая линза объектива выполнена склеенной из двояковыпуклой линзы и положительного мениска, мениск окуляра выполнен положительным, а положительная линза окуляра выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, причем разность показателей преломления материалов двояковыпуклой линзы и положительного мениска двояковыпуклой склеенной линзы объектива не менее 0,2, а соотношении толщин двояковогнутой и двояковыпуклой линз склеенного мениска окуляра выбрано 1:1,55.

Разработанная оптическая схема бинокулярного прибора для наблюдения используется в качестве тренажера для коррекции близорукости (миопии), поэтому должна иметь большое линейное поле, равное 250 мм. Кроме того, бинокулярный прибор имеет малые габариты.

Это обеспечивается выбором оптического материала и конструкцией оптической схемы прибора.

Бинокулярный прибор служит для наблюдения объекта на конечном расстоянии S = -683,9 мм. Для тренировки глаза необходимо изменение диоптрийности в пространстве изображения от (+1) до (-4) дптр. за счет незначительного перемещения окуляра 1,25 мм при сохранении качества изображения. Это свойство данной оптической системы дает возможность использовать прибор для исправления близорукости, особенно у детей.

Выходной зрачок оптической системы расположен на расстоянии 32 мм от последней поверхности окуляра, что дает возможность использовать этот прибор для людей с очками со сложной коррекцией зрения.

Для коррекции комы, сферической аберрации третьего и высших порядков, для коррекции хроматизма положения и хроматизма увеличения двояковыпуклая линза объектива склеена из двояковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, причем разность показателей преломления этих линз не менее 0,2.

Конструкция объектива обеспечивает получение большого линейного поля. В окуляре используется положительный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, при этом разность показателей преломления линз не менее 0,25, а разность коэффициентов средней дисперсии не менее 40.

Для коррекции кривизны изображения и астигматизма, сферической аберрации и комы широких наклонных пучков лучей и хроматических аберраций, особенно хроматизма увеличения соотношение толщин линз положительного мениска окуляра по оси выбрано экспериментально и обеспечивает малое перемещение окуляра вдоль оптической оси при изменении диоптрийности в пространстве изображений от (+1) до (-4) дптр.

Положительная линза окуляра выполнена в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений для увеличения выноса выходного зрачка (S_p" = 32 мм).

В качестве призменной оборачивающей системы используется призма Порро 1-го рода, так как она имеет большую длину хода лучей при малом расстоянии между входной и выходной гранями.

На фиг. 1 дана оптическая схема одной ветви бинокулярного прибора для наблюдения с конструктивными данными (см. таблицу); на фиг.2 представлены таблицы аберраций одного из вариантов расчета одной ветви бинокулярного прибора для наблюдения при SO" = 0 дптр.; на фиг.3 - графики его аберраций; на фиг.4 - таблицы аберраций одного из вариантов расчета одной ветви бинокулярного прибора для наблюдения при SO" = +1 дптр.; на фиг.5 - графики его аберраций; на фиг.6 представлены таблицы аберраций одного из вариантов расчета одной ветви бинокулярного прибора для наблюдения при SO" = -4 дптр.; на фиг.7 - графики его аберраций.

Система содержит объектив 1 бинокулярного прибора для наблюдения, призменную оборачивающую систему 2, окуляр 3.

Объектив 1 состоит из отрицательного мениска 4, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы 5, склеенной из двояковыпуклой линзы 6 и положительного мениска 7, обращенного вогнутостью к пространству предметов. Окуляр 3 состоит из положительного мениска 8, обращенного вогнутостью к пространству предметов, склеенного из двояковогнутой линзы 9 и двояковыпуклой линзы 10, двояковыпуклой линзы 11 и положительного мениска 12, обращенного вогнутостью к пространству изображения. Выходной зрачок 13 бинокулярного прибора для наблюдения находится на расстоянии 32 мм от последней поверхности от окуляра, удобном для наблюдения.

П р и м е р. Рассчитана оптическая схема бинокулярного прибора для наблюдения со следующими характеристиками: Увеличение, крат. 1,0 Линейное поле, мм 250

Диаметр выходного зрачка, мм 4,0

Удаление выходного зрачка, мм 32,0

Передний рабочий отрезок, мм 683,9

Длина оптической cистемы, мм 60