|
|
|
|
|
|
||
Наблюдательные оптические приборы относятся к приборам дальнего действия и предназначены для получения информации об окружающем нас пространстве, которую мы не можем получить невооруженным глазом. Они позволяют обнаружить объект, изучить детали объекта /пространства/, распознать объект и т.д.
Наблюдательные приборы в зависимости от использования спектрального состава излучения, несущего информацию об объекте, разделяются на дневные приборы и приборы ночного видения. В последних используется преимущественно инфракрасная часть спектра оптического излучения.
В зависимости от использования нашего зрительного аппарата наблюдательные приборы подразделяются на монокулярные, оператор наблюдает одним глазом, и бинокулярные - двумя глазами.
В зависимости от условий применения они могут иметь различную конструкцию, а именно, в виде зрительной трубы, перископа, панорамы, бинокля и т. д.
В визуальных наблюдательных приборах дальнего действия применяется телескопическая оптическая система. Она может быть как линзовой, так и зеркально-линзовой.
Существует два типа телескопических систем Галилея и Кеплера.
Система Галилея состоит из объектива и отрицательного окуляра. Она дает прямое изображение, имеет малые габариты, но в ней отсутствует плоскость действительного изображения, поэтому в ней невозможно установить сетку, а стало быть, и трудно построить визирную линию.
Рис. 4.4-1
Выходной зрачок системы расположен между объективом и окуляром, при работе совместно с глазом невозможно совместить зрачок глаза со зрачком прибора. В этом случае зрачок глаза становятся выходным зрачком и апертурной диафрагмой, что вызывает изменение величины поля зрения при изменении удаления глаза от окуляра.
Полевой диафрагмой при этом становится оправа объектива. Получается большое виньетирование на краю поля зрения и оно имеет нерезкие границы, сильно уменьшается с увеличением увеличения.
В связи с указанными недостатками система редко применяется самостоятельно и в большинстве случаев применяется как вспомогательная система.
Система Кеплера состоит из объектива и положительного окуляра. Она дает обратное /повернутое/ изображение пространства, имеет большую длину по сравнению с системой Галилея, но она не имеет ее недостатков. В земных приборах она применяется с оборачивающей системой /линзовой или призменной/.
Оптическими характеристиками этих систем являются:
1) Видимое увеличение Г = tgw' ∕tgw =Д ∕ Д'=fоб ∕f ок..
В случае применения линзовой оборачивающей системы с увеличением Vоб.с увеличение будет
Г = ( fоб ∕f ок) Vоб.с.
2)Поле зрения, которое измеряется в угловой мере, обозначается 2wў
3) Разрешающая способность
ψ =1,22КЧ fоб/Д ,
где К - коэффициент, величина которого зависит от сложности оптической системы и от ее назначения.
4) Диаметр выходного зрачка Д' и его удаление от последней поверхности окуляра t' , величина которых зависит от условий в которых работает прибор и выполняемой им функции.
Рис. 4.4-2
При использовании оптического прибора иногда возникает необходимость последовательное применение приборов с разным увеличением, это привело к созданию приборов, оптическая система которых может иметь различное увеличение, т.е. увеличение может изменяться.
Увеличение можно изменять скачкообразно /дискретно/ или непрерывно в каком - то диапазоне. В общем виде, увеличение телескопической системы будет равно:
Г=( fоб ∕f ок)Vо.сГс.у.,
где Vо.с.- увеличение оборачивающей системы, Гс.у- увеличение системы смены увеличения.
Из формулы видно, что изменение увеличения может быть осуществлено путем изменения одного из параметров.
При непрерывном изменении увеличения применяются методы:
а/ смена окуляров /изменяется fок/,
б/ смена объективов /изменяется fоб/,
в/ смена линз оборачивающей системы /изменяется Vос/ ,
г/ введение дополнительной телескопической системы / Гсу/.
При непрерывном изменении увеличения система называется панкратической.
Применяются панкратический окуляр, панкратический объектив и панкратическая оборачивающая система. Каждая такая система должна состоять, как минимум, из двух раздельно установленных компонентов, которые могут перемещаться вдоль оси. Такие системы характеризуются перепадом увеличений М:
М=Гмах/Гмин.
В случае системы из двух компонентов
φобщ = φ1 + φ2- dφ1φ2,
где d - расстояние между компонентами.
Изменяя это расстояние получим различное значение fобщ, а стало быть и различное увеличение системы.
Панкратические объективы и окуляры применяются в телескопических системах весьма редко, т. к. они дают небольшой перепад увеличении (2 ч 4). Чаще применяют панкратическую оборачивающую систему, которая выполняется в двух вариантах:
I/ двухкомпонентная с механической компенсацией,
2/ трех- и более компонентная с оптическом компенсацией.
Основным требованием к такой оборачивающей системе является неизменность ее длины при перемещении компонентов. Если компоненты перемещаются при этом по нелинейному закону, такую систему называют с механической компенсацией, перемещение компонентов производится с помощью специальных криволинейных кулачков. Такую систему трудно выполнить технологически.
Система рассчитывается следующим образом:
Рисунок 4.4-3
Длина системы L = -a1 + d + a2 = с - конcтанта, т. е. должна быть постоянна при всех положениях компонентов.
Расстояние между компонентами
d = 0,5L - 0,5(L2 ? 4L(f1' + f2') + [I-V]2f'1f'2) ?1/2,
где f'1 иf'2 - фокусные расстояния компонентов системы, V - увеличение системы при данном d.
а1= f1'(f'2/I-V/+Vd)/[ f1'+f2' ? d ],
при этом а2находится из первой формулы. Перепад увеличений в такой системе может достигать 20.
В системе с оптической компенсацией элементы перемещаются на одинаковое расстояние и по линейному закону. Наименьшее число компонентов такой системы должно быть три.
Рис. 4.4-4
Недостатком такой системы является небольшое смещение плоскости изображения. Поэтому перепад увеличений в такой системе не более 4.