RU2082203C1 - Device for night observation - Google Patents

Abstract

FIELD: optical instrument engineering, applicable for visual observation of remote objects in the conditions of low illuminance. SUBSTANCE: the device uses an objective lens and an optoelectronic signal transducer located in alignment, erecting system made in the form of two lens groups 5,6, two mirrors 3,4 and eyepiece 7; the first lens group (5) of the erecting system and second lens group 6 are jointly installed between fixed mirrors 3,4, the first of which (3) is located past optoelectronic signal transducer 2, and the second (4) - before eyepiece 7, installed before eyepiece 7 is also a collecting lens; lens groups 5,6 and eyepiece 7 are located symmetrically, and each part of the erecting system consists of two components: a single collecting lens and an adhesive joint of two lenses. EFFECT: improved design. 2 cl, 2 dwg

Description

Прибор для наблюдения в ночных условиях относится к области оптического приборостроения. Он может быть использован для визуального наблюдения удаленных предметов в условиях малой освещенности. The device for observation at night refers to the field of optical instrumentation. It can be used for visual observation of distant objects in low light conditions.

Известен дневной/ночной визуальный прибор (патент DЕ N 2704185/ G 02 B 23/12, 1978). Known day / night visual device (patent DE N 2704185 / G 02 B 23/12, 1978).

Прибор предназначен для применения в стационарном положении. В ночном канале он имеет призменно-линзовую оборачивающую систему, служащую для передачи изображения с плоскости экрана электронно-оптического преобразователя изображения (ЭОП) в плоскость промежуточного изображения окуляра. Применение призменно-линзовой оборачивающей системы приводит к усложнению конструкции прибора, а также увеличению его массы. The device is intended for use in a stationary position. In the night channel, it has a prism-lens wrapping system, which serves to transfer images from the screen plane of the electron-optical image converter (EOC) to the plane of the intermediate image of the eyepiece. The use of a prism-lens wrapping system leads to a complication of the design of the device, as well as an increase in its mass.

Известен также визуальный прибор, переключаемый с дневного режима работы на ночной. (Патент ДЕ N 4016587, G 02 B 23/12, 1991). Also known is a visual device that can be switched from day to night. (Patent DE N 4016587, G 02 B 23/12, 1991).

Этот прибор требует применения ЭОП третьего поколения, а именно такого, который производит оборачивание изображения при передаче его с фотокатода на экран. Поэтому после ЭОП не требуется применения оборачивающей системы. Производство таких ЭОП сложно и, как правило, они имеют большую стоимость. This device requires the use of a third generation image intensifier tube, namely one that produces image wrapping when transferring it from the photocathode to the screen. Therefore, after the image intensifier tube the use of a wrapping system is not required. The production of such image intensifiers is difficult and, as a rule, they are of high cost.

Наиболее близким является ночной канал монокуляра, входящий в бинокль для ночного и дневного наблюдения (ЕПВ N 0469942, G 02 B 23/12, 1991 г). The closest is the night channel of the monocular, which is included in the binoculars for night and day observation (EPO N 0469942, G 02 B 23/12, 1991).

Ночной канал состоит из объектива, ЭОП, расположенных соосно, оборачивающей системы, выполненной в виде двух линзовых групп, двух зеркал, служащих для преломления оптической оси, и окуляра. Первая линзовая группа оборачивающей системы расположена после ЭОП перед первым зеркалом, а вторая - между зеркалами, второе из которых установлено перед окуляром. The night channel consists of a lens, an image intensifier tube located coaxially, a wrapping system made in the form of two lens groups, two mirrors that serve to refract the optical axis, and an eyepiece. The first lens group of the wrapping system is located after the image intensifier tube in front of the first mirror, and the second is between the mirrors, the second of which is installed in front of the eyepiece.

Расположение первой линзовой группы оборачивающей системы непосредственно после ЭОП приводит к увеличению продольных габаритов прибора, т.к. экран ЭОП должен находиться в фокальной плоскости первой линзовой группы. Кроме того, чем дальше друг от друга находятся линзовые группы, тем больше световой диаметр линз второй из них. Если прибор применяется в качестве монокуляра, то для удобства наблюдения или, исходя из требований по размещению прибора при наблюдении, может возникнуть необходимость конструктивно увеличить расстояние между осями объектива и окуляра, или же сделать это расстояние изменяющимся в процессе эксплуатации. Это обуславливает необходимость расположения линзовых групп как можно ближе друг к другу. Также для получения технологической конструкции прибора желательно оборачивающую систему и окуляр построить по симметричной схеме. The location of the first lens group of the wrapping system immediately after the image intensifier leads to an increase in the longitudinal dimensions of the device, because the image intensifier screen should be in the focal plane of the first lens group. In addition, the farther apart the lens groups are, the larger the light diameter of the lenses of the second one. If the device is used as a monocular, then for the convenience of observation or, based on the requirements for placing the device during observation, it may be necessary to constructively increase the distance between the axes of the lens and the eyepiece, or to make this distance change during operation. This necessitates the location of the lens groups as close as possible to each other. Also, to obtain the technological design of the device, it is desirable to build a wrapping system and an eyepiece according to a symmetrical scheme.

Технической задачей данного изобретения является упрощение конструктивной реализации оптической схемы прибора для наблюдения в ночных условиях от ЭОП до глаза наблюдателя, сокращение продольных габаритов прибора при использовании ЭОП без оборачивания изображения, а также создание более удобных условий пользования прибором при эксплуатации. The technical task of this invention is to simplify the structural implementation of the optical circuit of the device for observation at night from the image intensifier to the observer's eye, reduce the longitudinal dimensions of the device when using the image intensifier without wrapping the image, and also create more convenient conditions for using the device during operation.

Технический результат заключается в разработке технологичной конструкции прибора, которая обусловлена тем, что оборачивающая система в совокупности с окуляром построена по симметричной схеме, а также в сокращении продольных габаритов прибора до размеров, удобных для эксплуатации в переносном варианте за счет расположения двух линзовых групп оборачивающей системы между зеркалами. Кроме того, создаются более удобные условия пользования прибором в рабочем положении за счет более широкого предела изменения расстояния между осями объектива и окуляра, причем принципиально это расстояние в процессе эксплуатации может при необходимости меняться, благодаря изменению воздушного промежутка между линзовыми группами оборачивающей системы. The technical result consists in the development of a technological design of the device, which is due to the fact that the wrapping system in conjunction with the eyepiece is constructed in a symmetrical manner, as well as to reduce the longitudinal dimensions of the device to sizes convenient for portable use due to the location of two lens groups of the wrapping system between mirrors. In addition, more convenient conditions are created for using the device in the working position due to the wider range of variation of the distance between the axes of the lens and the eyepiece, and in principle this distance during operation can change if necessary due to a change in the air gap between the lens groups of the wrapping system.

Технический результат достигается тем, что прибор для наблюдения в ночных условиях, содержащий объектив и электронно-оптический преобразователь сигналов, расположенные соосно, оборачивающую систему, выполненную в виде двух линзовых групп, два зеркала и окуляр, при этом первая линзовая группа оборачивающей системы совместно с второй установлены между неподвижными зеркалами, первое из которых расположено после электронно-оптического преобразователя сигналов, а второе перед окуляром, перед которым также установлена коллективная линза, причем линзовые группы и окуляр выполнены по симметричной схеме, и каждая из частей оборачивающей системы состоит из двух компонентов одиночной положительной линзы и склейки из двух линз, которые удовлетворяют следующим условиям:

где
ν_ос дисперсия отрицательной линзы, входящей в склейку;
ν_пс дисперсия положительной линзы, входящей в склейку;
ν_ол дисперсия одиночной линзы;

фокусное расстояние склеенной группы линз, в мм;

фокусное расстояние каждой из частей оборачивающей системы, в мм;

фокусное расстояние положительной линзы, входящей в склейку, в мм;

фокусное расстояние отрицательной линзы, входящей в склейку, в мм.The technical result is achieved by the fact that the device for observation at night, containing a lens and an electron-optical signal converter, located coaxially, wrapping system made in the form of two lens groups, two mirrors and an eyepiece, while the first lens group of the wrapping system together with the second installed between the fixed mirrors, the first of which is located after the electron-optical signal converter, and the second in front of the eyepiece, in front of which a collective lens is also installed, moreover, the lens groups and the eyepiece are made according to a symmetrical scheme, and each of the parts of the wrapping system consists of two components of a single positive lens and gluing of two lenses, which satisfy the following conditions:

Where
ν _OS dispersion of the negative lens included in the gluing;
ν _{ps the} dispersion of the positive lens included in the gluing;
ν _ol single-lens dispersion;

focal length of the glued group of lenses, in mm;

focal length of each of the parts of the wrapping system, in mm;

focal length of a positive lens included in gluing, in mm;

focal length of a negative lens included in gluing, in mm.

Дисперсия дана для длины волны λ=546,07 нм. The dispersion is given for a wavelength of λ = 546.07 nm.

В качестве изображающего объектива может быть использована зеркально-линзовая система. В приборе вместо зеркал могут применяться призмы с полным внутренним отражением. As an imaging lens, a mirror-lens system can be used. In the device, instead of mirrors, prisms with total internal reflection can be used.

На фиг. 1 оптическая схема прибора для наблюдения в ночных условиях; на фиг. 2 принципиальная оптическая схема прибора после ЭОП. In FIG. 1 optical scheme of the device for observation at night; in FIG. 2 schematic optical diagram of the device after the image intensifier tube.

На фиг. 1 изображена оптическая схема прибора для наблюдения в ночных условиях. Он состоит из объектива 1, электронно-оптического преобразователя изображения 2, закрепленных зеркал 3, 4, оборачивающей системы, включающей в себя первую 5 и вторую 6 линзовые группы, и окуляра 7. В данном случае ЭОП 2 не производит оборачивание изображения при его передаче с катода на экран. Ось окуляра 7 смешена относительно оси объектива 1 на некоторое базовое расстояние l, которое позволяет скомпоновать прибор в удобных габаритах. Важно также, чтобы это расстояние имело возможность конструктивно регулироваться в определенных пределах при каждом конкретном случае использования прибора, если это требуют условия эксплуатации. Пределы этого изменения будут в основном определяться световым диаметром второй линзовой группы 6 и допустимым пределом виньетирования для края поля. Зеркала 3, 4 служат для преломления оптической оси. В качестве объектива 1 используется зеркально-линзовая система. In FIG. 1 shows an optical diagram of an instrument for observation at night. It consists of a lens 1, an electron-optical image converter 2, mounted mirrors 3, 4, a wraparound system including the first 5 and second 6 lens groups, and an eyepiece 7. In this case, the image intensifier tube 2 does not wrap the image when it is transmitted from cathode on the screen. The axis of the eyepiece 7 is mixed relative to the axis of the lens 1 at a certain base distance l, which allows the device to be assembled in convenient dimensions. It is also important that this distance has the opportunity to be structurally adjustable within certain limits for each specific case of using the device, if the operating conditions require it. The limits of this change will be mainly determined by the light diameter of the second lens group 6 and the allowable vignetting limit for the field edge. Mirrors 3, 4 serve to refract the optical axis. As lens 1, a mirror-lens system is used.

На фиг. 2 представлен пример конкретного решения оптической схемы от ЭОП до глаза наблюдателя. В данном случае оборачивающая система 5, 6 и окуляр 7 выполнены по симметричной схеме, что позволяет уменьшить номенклатуру и себестоимость изделия. In FIG. Figure 2 presents an example of a specific solution to the optical scheme from the image intensifier tube to the observer's eye. In this case, the wrapping system 5, 6 and the eyepiece 7 are made in a symmetrical pattern, which allows to reduce the range and cost of the product.

В процессе эксплуатации прибора объектив 1 строит изображение на катоде ЭОП 2, которое с его экрана через зеркало 3, линзовую оборачивающую систему 5, 6 и зеркало 4 передается в переднюю фокальную плоскость окуляра 7. Наблюдатель через окуляр 7, который имеет диоптрийную подвижку, рассматривает промежуточное прямое изображение, получаемое после оборачивающей системе 5, 6. During operation of the device, the lens 1 builds an image on the cathode of the image intensifier tube 2, which is transmitted from its screen through the mirror 3, the lens wrapping system 5, 6 and the mirror 4 to the front focal plane of the eyepiece 7. The observer through the eyepiece 7, which has a diopter movement, considers the intermediate direct image obtained after the wrapping system 5, 6.

В соответствии с предложенным решением был выполнен расчет конкретной оптической схемы прибора для наблюдения в ночных условиях. Данный прибор обеспечивает пропускание лучей для спектрального интервала 680.920 нм до ЭОП с применением зеркально-линзового объектива порядка 0,7, после ЭОП в спектральном интервале 480.660 нм порядка 0,65. Видимое увеличение составляет Г^х=6,5^х. Угловое поле для объектива 2ω=5,5^o. Выходной зрачок диаметром 6 мм расположен на расстоянии 15 мм от последней поверхности окуляра. Диоптрийная подвижка окуляра составляет + 4 дптр. Угловой предел разрешения для точки на оси не превышает 45. Оборачивающая система и окуляр выполнены по симметричной схеме. Каждая из частей оборачивающей системы состоит из двух компонентов одиночной положительной линзы и склейки, которые имеют следующие отношения дисперсий и фокусных расстояний:

вIn accordance with the proposed solution, the calculation of a specific optical scheme of the device for observation at night was performed. This device provides transmission of rays for the spectral range of 680.920 nm to the image intensifier tube using a mirror lens of about 0.7, after the image intensifier in the spectral range of 480.660 nm, about 0.65. The apparent increase is G ^x = 6.5 ^x . The angular field for the lens is 2ω = 5.5 ^o . The exit pupil with a diameter of 6 mm is located at a distance of 15 mm from the last surface of the eyepiece. Diopter movement of the eyepiece is + 4 diopters. The angular limit of resolution for a point on the axis does not exceed 45. The reversing system and the eyepiece are made in a symmetrical pattern. Each part of the wrapping system consists of two components of a single positive lens and gluing, which have the following dispersion and focal length relationships:

in

Claims (2)

1. Прибор для наблюдения в ночных условиях, содержащий размещенные на одной оптической оси оптически сопряженные объектив и электронно-оптический преобразователь сигналов, оборачивающую систему, выполненную в виде двух линзовых групп, два зеркала и окуляр, причем первое зеркало выполнено неподвижным, а вторая линзовая группа оборачивающей системы установлена перед вторым зеркалом, отличающийся тем, что в нем первая линзовая группа оборачивающей системы установлена между первым зеркалом и второй линзовой группой оборачивающей системы, первое зеркало установлено после электронно-оптического преобразователя сигналов, а также в прибор введена коллективная линза, размещенная между вторым зеркалом, выполненным неподвижным, и окуляром, причем линзовые группы оборачивающей системы и окуляр выполнены по симметричной схеме и каждая из линзовых групп оборачивающей системы выполнена из двух компонентов одиночной положительной линзы и склейки из двух линз, которые удовлетворяют следующим условиям:
25 < ν_o.c< 30;

где ν_o.c дисперсия отрицательной линзы, входящей в склейку (длина волны λ=546,07 нм);
n_п.c дисперсия положительной линзы, входящей в склейку;
ν_о.л дисперсия одиночной линзы;

фокусное расстояние склеенной группы линзы, мм;

фокусное расстояние каждой линзовой группы оборачивающей системы, мм;

фокусное расстояние положительной линзы, входящей в склейку, мм;

фокусное расстояние отрицательной линзы, входящей в склейку, мм.1. The device for observation at night, containing placed on the same optical axis optically conjugated lens and an electron-optical signal transducer, a wrapping system made in the form of two lens groups, two mirrors and an eyepiece, the first mirror is stationary, and the second lens group a wrapping system is installed in front of the second mirror, characterized in that in it the first lens group of the wrapping system is installed between the first mirror and the second lens group of the wrapping system, the first mirror is installed after the electron-optical signal converter, and a collective lens is inserted into the device, placed between the second mirror, made stationary, and the eyepiece, the lens groups of the wrapping system and the eyepiece made in a symmetrical pattern and each of the lens groups of the wrapping system is made of two components of a single positive lens and gluing of two lenses that satisfy the following conditions:
25 <ν _oc <30;

where ν _{oc the} dispersion of the negative lens included in the gluing (wavelength λ = 546,07 nm);
n _{p.c is the} dispersion of the positive lens included in the gluing;
ν _o.l dispersion of a single lens;

focal length of the glued lens group, mm;

focal length of each lens group of the wrapping system, mm;

focal length of a positive lens included in gluing, mm;

focal length of the negative lens included in gluing, mm. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что объектив выполнен зеркально-линзовым. 2. The device according to claim 1, characterized in that the lens is made of a mirror-lens.

Images