ES2347169T3 - Telescopio con amplio campo de vision y aumentos variables. - Google Patents

Telescopio con amplio campo de vision y aumentos variables. Download PDF

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Abstract

Telescopio o mira telescópica, con un tubo intermedio (6) situado entre un objetivo (4) y un ocular (5), presentando el tubo intermedio (6) un diámetro exterior máximo de 35 mm, - y donde el tubo intermedio (6) contiene un sistema de inversión (1) en el que está integrado un sistema óptico de aumentos variables, y que está realizado en un componente y por un sistema de lentes que comprende como mínimo dos elementos ópticos (3a, 3b) desplazables relativamente entre sí, - estando situado el sistema de inversión (1) entre un plano de imagen (9) próximo al objetivo y un plano de imagen (10) próximo al ocu-lar, - y donde el plano de imagen (9) próximo al objetivo está situado entre el objetivo (4) y el lado del sistema de inversión (1) orientado hacia el objetivo (4), y donde el plano de imagen (10) del lado del ocular está situado entre el ocular (5) y el lado del sistema de inversión (1) orientado hacia el ocular (5), - y donde mediante el desplazamiento de por lo menos los elementos ópticos (3a, 3b) del sistema de inversión (1) se reproduce una imagen intermedia producida por el objetivo (4) en un plano de imagen (9) próximo al objetivo, con una escala de reproducción variable y enderezada, con un zoom máximo mayor a 4 veces, ampliada en un plano de imagen (10) próximo al ocular, - y donde en el sistema de inversión (1) está integrado un dispositivo óptico de inversión de los rayos (2), estando formado el dispositivo de inversión de los rayos (2) por un sistema de lentes adicional situado por el lado del sistema de inversión (1) orientado hacia el ocular (5), y que presenta un poder refringente negativo entre -20 dpt (dioptrías) y -40 dpt, - de modo que para todos los aumentos mediante los cuales se reproduce la imagen intermedia del lado del objetivo en el plano de imagen (10) del lado del ocular se asegura un campo de visión subjetivo (2 ω') del sistema óptico de largo alcance de por lo menos 22º, al menos para luz con una longitud de onda de aproximadamente 550 nm.

Description

Telescopio con amplio campo de visión y aumentos variables.
La presente invención se refiere a un telescopio o mira telescópica, que son dispositivos ópticos de largo alcance, con un sistema de inversión y un sistema óptico de aumentos variables, con más de 4 aumentos.
En el documento US 5.500.769 se describen sistemas ópticos para prismáticos, con unos aumentos variables sirviéndose de una unidad de lente colectora desplazable. Allí está previsto que la unidad de lente colectora se desplace desde una posición en el lado de la lente del objetivo de la imagen intermedia a una posición en el lado de la unidad de lente ocular de la imagen intermedia, es decir que la unidad de lente colectora se desplace a través de la imagen intermedia. Un desplazamiento de este tipo da lugar por lo tanto a un incremento de los aumentos del sistema, donde el desplazamiento puede incrementar los aumentos del sistema desde aproximadamente 7 hasta aproximadamente 13. El sistema óptico de aumentos regulables, que es en este caso la unidad de lente colectora, provoca por lo tanto unos aumentos que varían en 1,7 veces (relación entre los aumentos mayores y los aumentos menores del conjunto del sistema = 12/7), lo que equivale a un factor de zoom de 1,7.
El documento GB 690.278 da a conocer un visor con campo de visión variable para un aparato fotográfico o una cámara fotográfica. El artículo "New Type of Large-Angle-Binocular-Microtelescopes" (Nuevo Tipo de Microtelescópicos Binoculares de Gran Angular) en los Proceedings de la "Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers" (SPIE, Volumen 1527), Paginas 413-418) trata la configuración de diseño de prismáticos con telescopios de Galileo, en los que se trata de conseguir un amplio campo de visión. También se conoce ya por el documento US 2.479.792 A una mira telescópica con un sistema óptico de aumentos variables. En este caso, los aumentos del telescopio se pueden variar entre 2,5 veces y 4 veces, correspondiendo aproximadamente a un Zoom de 1,6 veces. En el documento GB 303.787 se describe un telescopio o un sistema de lentes de inversión para telescopios, donde mediante el sistema de lentes de inversión empleado se pueden conseguir unos aumentos totales con variación continua entre cinco y diez aumentos (zoom duplicador).
El sistema óptico descrito en el documento US 3.045.545 para un aparato de observación comprende además del objetivo y del ocular un sistema óptico zoom para la variación continua de los aumentos. El sistema óptico del zoom reproduce para ello la imagen intermedia producida en un plano de imagen del lado del objetivo, con una escala de reproducción variable en el plano de imagen del lado del ocular, donde al mismo tiempo la imagen se endereza o invierte. El sistema óptico del zoom se compone para ello de dos sistemas de lentes desplazables entre sí. El aparato de observación descrito comprende además, entre el objetivo y el sistema óptico del zoom o el sistema de inversión, un sistema de lentes designado como enfocador y una lente colectora. Los aumentos del aparato de observación se pueden variar en un campo (zoom) de 4:1. En la mira telescópica conforme al documento US 3.918.791 está previsto entre el objetivo y el ocular, además de una lente colectora desplazable en la dirección del eje óptico, para enderezamiento y variación de los aumentos, un grupo de lentes anastigmáticas.
Cuando se observa a simple vista un objeto a gran distancia, éste aparece bajo un ángulo pequeño. La finalidad de cualquier sistema óptico de largo alcance es aumentar este pequeño ángulo. La instalación óptica de largo alcance se ocupa por lo tanto de que al ojo del observador pueda llegar un ángulo de reproducción lo mayor posible. Al mismo tiempo se debería poder cubrir un tramo de terreno lo mayor posible.
En los sistemas ópticos de largo alcance genéricos aptos para zoom con aumentos variables resulta especialmente crítico poder cubrir en todo el campo de aumentos un tramo de terreno lo mayor posible.
El objetivo de la invención es mejorar en este aspecto los sistemas ópticos de largo alcance genéricos.
Esto se asegura conforme a la invención por las características del telescopio o mira telescópica definido en la reivindicación 1, que presenta un sistema óptico de inversión de los rayos, que para todos los aumentos ofrecen un campo de visión subjetivo del sistema óptico de largo alcance de por lo menos 22º, preferentemente entre 22º y 24º, al menos para luz con una longitud de onda de aproximadamente 550 nm.
Mediante el sistema óptico de inversión de los rayos se tiene ahora la posibilidad de ofrecer un campo de visión subjetivo mínimo de 22º, incluso para bajos aumentos, en particular para los aumentos más bajos del sistema óptico de largo alcance. Hasta la fecha esto solamente era posible para los grandes aumentos de los sistemas ópticos de largo alcances genéricos. Mediante el sistema óptico de largo alcance conforme a la invención el observador ve por lo tanto un tramo de terreno mayor de lo que permitía hasta ahora el estado de la técnica, incluso para pocos aumentos.
De acuerdo con otro aspecto de la invención se resuelve el problema planteado también si está previsto que el sistema de inversión de rayos asegure para los máximos aumentos una distancia focal total del sistema de inversión entre 11 mm y 7 mm, preferentemente entre 10 mm y 8 m.
Otros detalles y características de la invención se explican mediante las Figuras siguientes. Éstas muestran:
Figura 1 una sección longitudinal a través de una mira telescópica conforme al estado de la técnica,
Figuras 2a a 2c sendas secciones a través de un sistema de inversión conforme al estado de la técnica,
Figuras 3a a 3c sendas secciones a través de un sistema de inversión para un ejemplo de realización de una mira telescópica conforme a la invención,
Figura 4 una disposición de medición esquematizada para la determinación del campo de visión subjetivo.
La Figura 1 muestra esquemáticamente una sección a través de una mira telescópica conforme al estado de la técnica. Ésta presenta por el lado que durante la observación está orientado hacia el objeto un sistema de lentes designado en lo sucesivo como objetivo 4, y por el lado orientado hacia el ojo del observador un sistema de lentes designado como ocular 5. Entre el objetivo 4 y el ocular 5 se encuentra el tubo intermedio 6. Éste lleva frecuentemente una o varias torres de ajuste 8, mediante las cuales se pueden realizar diversas funciones de ajuste conocidas en el estado de la técnica. Dentro del tubo intermedio se encuentra entre el objetivo 4 y el ocular 5 el sistema de inversión 1. Éste es un sistema óptico conocido en el estado de la técnica que sirve para enderezar la imagen generada por el objetivo 4. El sistema de inversión 1 está situado por lo general entre el plano de imagen 9 del lado del objetivo y el plano de imagen 10 del lado del ocular. El sistema de inversión 1 con frecuencia no solamente sirve para enderezar sino también para ampliar la imagen intermedia generada en el plano de imagen 9 del lado del objetivo. En la mira telescópica según la Figura 1, el sistema óptico de aumento está integrado en el sistema de inversión 1. El sistema óptico de aumento y el sistema de inversión están realizados por lo tanto en un solo componente.
Para ampliar y enderezar la imagen están previstos dos elementos ópticos 3a y 3b. Por lo general se trata de lentes acromáticas que están realizadas de forma conveniente para controlar la aberración cromática, como las así llamadas lentes compuestas, es decir sistemas de lentes pegadas entre sí. Tanto en el estado de la técnica como también en los sistemas de inversión o telescopios o miras telescópicas conformes a la invención presentan convenientemente unos poderes refringentes de + 20 dpt (dioptrías) hasta +53 dpt, preferentemente de +21 dpt a +35 dpt, muy preferentemente dentro de un campo entre +23 dpt y + 26 dpt. Con el fin de que los aumentos de la mira telescópica representada puedan ser variables, los elementos ópticos 3a y 3b se puede desplazar a lo largo de unas ranuras de control. Por el desplazamiento de los objetos ópticos 3a y 3b se reproduce la imagen intermedia producida por el objetivo 4 en el plano de imagen 9 próximo al objetivo con escala de reproducción variable y enderezada el plano de imagen 10 del lado del ocular. En el ejemplo de realización representado, la separación entre los dos planos de imagen 9 y 10 no varía al desplazar los elementos ópticos 3a y 3b. En el estado de la técnica se conoce además el hecho de prever adicionalmente una lente colectora 11. Ésta sirve para conducir el haz de rayos procedente del objetivo 4, de un punto del objetivo situado en el borde del campo de visión, a través del estrecho canal del tubo intermedio 6 o del sistema de inversión
1.
La variación de la escala de reproducción mediante el desplazamiento de los elementos ópticos 3a y 3b a lo largo de unas ranuras de control que aquí no están representadas con mayor detalle, ya es conocida en el estado de la técnica. Las Figuras 2a a 2c muestran las posiciones de los elementos ópticos 3a y 3b para diferentes aumentos. En la posición representada en la Figura 2a se consigue por ejemplo un aumento simple. En la posición según la Figura 2b el sistema de inversión 1 alcanza unos aumentos de 2,5 veces, y en la posición representada en la Figura 2c, unos aumentos de 4 veces.
Para conseguir ahora un campo de visión subjetivo mínimo de 22º en un telescopio o mira telescópica con unos aumentos máximos o un zoom máximo de 4 veces, incluso para pequeños aumentos, se prevé en la invención un sistema óptico de inversión de los rayos 2. Esto está representado en un ejemplo de realización en las Figuras 3a a 3c, e integrado aquí como sistema de lentes adicional en el sistema de inversión 1. El sistema de inversión 1 conforme a la invención representado en las Figuras 3a a 3c se puede integrar por ejemplo en una mira telescópica según la Figura 1 en lugar del sistema de inversión 1 que allí está representado.
El sistema de inversión óptica de los rayos 2, que no queda dentro del volumen de protección de la reivindicación 1, puede estar dispuesto sin embargo igualmente bien como componente independiente en el sistema óptico de largo alcance, separado del sistema de inversión 1. Pero por otra parte también cabe imaginar realizar este dispositivo óptico de inversión de los rayos 2 mediante la correspondiente realización de las lentes 11, 3a y 3b. Convenientemente está previsto que el dispositivo óptico de inversión de los rayos asegure un campo de visión subjetivo mínimo de 22º, preferentemente entre 22º y 24º, para un sistema óptico de aumentos, preferentemente el sistema de inversión, con unos aumentos máximos de por lo menos 5 veces, preferentemente por lo menos 6 veces, para todos los niveles de aumentos. Para controlar mejor la aberración cromática es conveniente que el sistema óptico de inversión de los rayos 2 presente por lo menos preferentemente dos lentes 7 pegadas entre sí, es decir lentes compuestas. Pero también cabe imaginar realizar el sistema óptico de inversión de los rayos 2 como lente individual.
Ha resultado conveniente situar el dispositivo óptico de inversión de los rayos 2 por el lado del sistema de inversión 1 orientado hacia el ocular 5. Al mismo tiempo es conveniente el posicionamiento en el plano de imagen del lado del ocular, por el lado alejado del ocular 5.
En una solución de diseño especialmente sencillo está previsto que el sistema óptico de inversión de los rayos 2 esté dispuesto fijo, es decir sin desplazamiento con relación al tubo intermedio 6. Pero en determinadas formas de realización también puede resultar necesario realizar el sistema óptico de inversión de rayos 2 de forma móvil, es decir por lo general desplazable a lo largo del eje óptico.
En las miras telescópicas usuales, el tubo intermedio 6 presenta un diámetro exterior entre 30 y 35 mm. Esto naturalmente medido sin eventuales torres de regulación 8 existentes o similares. Esta dimensión del tubo intermedio se mantiene convenientemente también en las miras telescópicas conformes a la invención.
El sistema óptico de inversión de rayos 2 presenta un poder refringente entre -20 dpt (dioptrías) y -40 dpt, preferentemente entre -27 dpt y -37 dpt. En un ejemplo concreto está previsto un poder refringente de -27,03 dpt, donde para todos los aumentos se consigue un campo de visión subjetivo de 23,5º.
Las Figuras 3a a 3c muestran el sistema de inversión 1 conforme a la invención en tres posiciones diferentes de los elementos ópticos 3a y 3b previstos para el aumento e inversión de la imagen. En la posición de la Figura 3a se trata por ejemplo de unos aumentos simples. La Figura 3b muestra el posicionamiento para 3,5 aumentos, y la Figura 3c para 6 aumentos. El sistema óptico de inversión de los rayos 2 realiza una ampliación del campo de visión subjetivo mediante la inversión de los rayos. De este modo se puede conseguir conforme a la invención para todos los aumentos un campo de visión subjetivo mínimo de 22º, o para los aumentos máximos, una distancia focal total inferior o igual a 11 mm. La distancia focal del sistema de inversión conforme a la invención 1 se encuentra, debido al sistema de inversión de los rayos 2, para los máximos aumentos convenientemente entre 11 mm y 7 mm, preferentemente entre 10 mm y 8 mm. En el ejemplo de realización concreto mencionado se obtuvo una distancia focal total de 8,264 mm para los máximos aumentos.
Las dimensiones del campo de visión subjetivo 2 \omega' se determina mediante una medición del ángulo. La correspondiente disposición de medida para probetas con una pupila de salida real está representada en la Figura 4. En la de la probeta 25 se monta un telescopio auxiliar 28 sobre una mesa giratoria con un sistema de medición de ángulos. Debe emplearse un telescopio auxiliar 28 que tenga aproximadamente 3 aumentos, un diámetro de la pupila de entrada de aproximadamente 3 mm y una marca de referencia tal como por ejemplo una retícula. Con el fin de evitar bordes de color en la imagen se emplea para la medición luz verde de una longitud de onda de aproximadamente 550 nm. En la disposición de medida está prevista una secuencia a base de una fuente de luz 21, un condensador 22, un filtro 23, un disco de dispersión 24, un sistema óptico de largo alcance que se trata de comprobar (probeta) 25, un diafragma del campo de visión 26 y un telescopio auxiliar 28 en la posición 27 de la pupila de salida. Para realizar la medición, el eje de giro del telescopio auxiliar 28 se encuentra en el lugar de la pupila de salida 27 y en el plano de la pupila de entrada del telescopio auxiliar. El eje de giro corta en ángulo recto el eje óptico de la probeta 25 y el del telescopio auxiliar 28. El telescopio auxiliar enfocado con nitidez al diafragma del campo de visión 26 de la probeta 25 se debe girar para llevar su marca de referencia sucesivamente a bordes opuestos entre sí del campo de visión. La diferencia de ángulos se leerá en la escala del sistema de medición de ángulos de la mesa giratoria (expresado en grados).
La medición de la distancia focal total de un sistema de inversión se realiza conforme a la Norma DIN 58189 (publicada en Mayo de 1996) y se puede realizar con equipos de ensayo comerciales.

Claims (8)

1. Telescopio o mira telescópica, con un tubo intermedio (6) situado entre un objetivo (4) y un ocular (5), presentando el tubo intermedio (6) un diámetro exterior máximo de 35 mm,
-
y donde el tubo intermedio (6) contiene un sistema de inversión (1) en el que está integrado un sistema óptico de aumentos variables, y que está realizado en un componente y por un sistema de lentes que comprende como mínimo dos elementos ópticos (3a, 3b) desplazables relativamente entre sí,
-
estando situado el sistema de inversión (1) entre un plano de imagen (9) próximo al objetivo y un plano de imagen (10) próximo al ocu-lar,
-
y donde el plano de imagen (9) próximo al objetivo está situado entre el objetivo (4) y el lado del sistema de inversión (1) orientado hacia el objetivo (4), y donde el plano de imagen (10) del lado del ocular está situado entre el ocular (5) y el lado del sistema de inversión (1) orientado hacia el ocular (5),
-
y donde mediante el desplazamiento de por lo menos los elementos ópticos (3a, 3b) del sistema de inversión (1) se reproduce una imagen intermedia producida por el objetivo (4) en un plano de imagen (9) próximo al objetivo, con una escala de reproducción variable y enderezada, con un zoom máximo mayor a 4 veces, ampliada en un plano de imagen (10) próximo al ocular,
-
y donde en el sistema de inversión (1) está integrado un dispositivo óptico de inversión de los rayos (2), estando formado el dispositivo de inversión de los rayos (2) por un sistema de lentes adicional situado por el lado del sistema de inversión (1) orientado hacia el ocular (5), y que presenta un poder refringente negativo entre -20 dpt (dioptrías) y -40 dpt,
-
de modo que para todos los aumentos mediante los cuales se reproduce la imagen intermedia del lado del objetivo en el plano de imagen (10) del lado del ocular se asegura un campo de visión subjetivo (2 \omega') del sistema óptico de largo alcance de por lo menos 22º, al menos para luz con una longitud de onda de aproximadamente 550 nm.
2. Telescopio o mira telescópica según la reivindicación 1, caracterizado porque los aumentos del sistema óptico de aumento del sistema de inversión (1) son como mínimo de cinco veces, preferentemente como mínimo de seis veces.
3. Telescopio o mira telescópica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo óptico de inversión de los rayos (2) está situado en el lado de un plano de imagen próximo al ocular (10) del dispositivo de óptica de largo alcance, alejado del ocular (5).
4. Telescopio o mira telescópica según la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque el sistema óptico de inversión de los rayos (2) presenta preferentemente dos lentes (7) pegadas entre sí.
5. Telescopio o mira telescópica según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo óptico de inversión de los rayos (2) presenta un poder refringente entre -27 dpt y -37 dpt.
6. Telescopio o mira telescópica según de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sistema de inversión (1) presenta para los aumentos máximos una distancia focal total máxima de 11 mm, al menos para luz con una longitud de onda de aproximadamente 550 nm.
7. Telescopio o mira telescópica según la reivindicación 6, caracterizado porque el sistema de inversión (1) presenta para los aumentos máximos una distancia focal total entre 11 mm y 7 mm, preferentemente entre 10 mm y 8 mm.
8. Telescopio o mira telescópica según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el dispositivo óptico de inversión de los rayos (2) está situado fijo por el lado del sistema de inversión (1) orientado hacia el ocular (5).
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