Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
между собой и параллельны лучу МВ3. Центр С'" выходного зрачка будет при
этом тем дальше отодвинут от окуляра, чем сильнее отклонится вверх луч
MD13. Понятно, что во избежание недопустимого увеличения диаметра окуляра
III при этом придется уменьшить угол поля зрения трубы.
§ 81. Окуляры зрительных труб
Мы поместили коллектив в задней фокальной плоскости объектива. Однако
практически такое расположение коллектива оказывается неудобным, так как,
во-первых, это место обычно занято сеткой (пластинкой, несущей на себе
перекрестье или иную марку) и, во-вторых, дефекты, имеющиеся на
поверхностях коллектива (царапины, пылннки) и внутри стекла (пузырьки)
могут быть отчетливо видны в поле зрения трубы, потому что они
расположены близко к плоскости промежуточного изображения. Линзу
коллектива пришлось бы делать из стекла, свободного даже от мелких
пузырей. Такое стекло значительно дороже обычного. Поэтому экономические
соображения требуют отнесения коллектива на некоторое расстояние от
плоскости промежуточного изображения.
307
Обычно его смещают на несколько миллиметров в сторону окуляра. В таком
случае целесообразно рассматривать коллектив как составную часть сложного
окуляра из двух компонентов. Первым компонентом служит коллектив; второй
компонент, обращенный к глазу наблюдателя, называется теперь глазной
лиизой. Формулы, выведенные в § 78 для простой зрительной трубы,
состоящей из объектива и окуляра, остаются справедливыми и
теперь, если только под символом /2 понимать эквивалентное
заднее фокусное расстояние всего окуляра, составленного из коллектива и
глазной линзы.
Вернемся снова к вопросу об ограничении угла поля зрения 2р зрительной
трубы с положительным окуляром (трубы Кеплера). Из формулы (IV. 21)
следует
Г tg Р = tg Р'. (IV. 47)
Так как обычно |Г|> ) (труба должна увеличивать, а не уменьшать
наблюдаемые предметы), то |р'| > ]р(. Поэтому окуляр трубы работает при
ббльших по сравнению с объективом углах наклона проходящих через него
пучков лучей.
В то же время из формул (IV. 19) и (IV. 23) вытекает
7Г = Щ' (IV'48)
т. е. относительные отверстия объектива и окуляра равны. Поэтому
коррекция аберраций широких пучков (сферической аберрации и комы) должна
быть выполнена в окуляре столь же тщательно, как и в объективе. Но если в
объективах вследствие их малого поля зрения большей частью можно совсем
отказаться от коррекции полевых аберраций (астигматизма, кривизны
изображения н дисторсии), то в окулярах исправление этих аберраций
становится совершенно необходимым. Поэтому объективы обычно делаются
очень простыми (склеенными из двух лииз). Окуляры же приходится делать
сложными для того, чтобы иметь возможность исправить полевые аберрации в
пределах достаточного поля зрения 2р'. Чем больше угол 2р', тем труднее
становится задача коррекции всех аберраций и тем более сложной должна
быть оптическая конструкция окуляра.
Таким образом, именно возможность и необходимость достаточно хорошей
коррекции аберраций и ограничивает угол поля зрения 2р' окуляров, причем
для каждого типа окуляра этот максимальный допустимый угол 2р' имеет свое
значение. Рассматривая формулу (IV. 47), мы замечаем, что при заданном
типе окуляра правая часть этой формулы постоянна. Поэтому должна быть
постоянной и его левая часть
Г tg Р = const = tg (Г (IV. 49)
308
Отсюда вытекает очень важное следствие, которое приходится учитывать при
составлении технических условий на зрительные трубы: чем больше
увеличение Г зрительной трубы, тем меньше ее угол поля зрения 2р.
В современных военных оптических приборах возникает необходимость иметь
большое поле зрения для обнаружения быстро перемещающихся целей и
слежения за ними и в то же время - достаточное увеличение для
идентификации предметов, находящихся на больших расстояниях. К сожалению,
это требование не может быть выполнено в современных оптических приборах,
и мы вынуждены применять в таких случаях зрительные трубы с переменным
увеличением (см. §§ 87 и 88).
Однако следует заметить, что за последние 40 лет был создан ряд окуляров,
обладающих значительно увеличенным углом поля зрения 2(5'. Но повышение
константы в выражении (IV. 49) достигается дорогой ценой: либо чрезмерным
усложнением конструкции окуляра (9-10 лииз), либо применением
асферических поверхностей. И то, и другое далеко не всегда экономически
целесообразно. Поэтому нужно ожидать, что усовершенствование новых
методов изготовления оптических деталей, в особенности линз с
асферическими поверхностями (например, штампованием линз из органических
прозрачных пластмасс), позволит внедрить в практику оптического
приборостроения наиболее совершенные широкоугольные типы окуляров.
Таблица IV. 1 Поле зрения зрительных труб при различных окулярах
Наименование окуляра 20' consl = = tg0' 20 при Г=10х
Ортоскопический 30° 0,262 3°4'
Рамсдена 45° 0,414 4°45'
Кельнера и симметричный 50° 0,513 5°52'
Эрфле первого рода 64° 0,625 7°9'
