|
|
|
Оптические схемы в конструкции бинокля |
|
Оптические схемы биноклей бывают двух типов – Галилея и Кеплера. В галилеевских биноклях в качестве объектива используется длиннофокусная собирающая линза или блок из нескольких склеенных между собой линз.
Окуляром служит рассеивающая линза. Увеличение такого бинокля равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра, а геометрическая длина «трубы» равна разнице фокусных расстояний. Поскольку изображение, формируемое подобными оптическими схемами, получается прямым (то есть, не перевернутым), никаких дополнительных оптических компонентов, чтобы переворачивать его «с головы на ноги» не требуется. По этой причине галилеевские бинокли компактны, просты и недороги. Благодаря малому числу оптических элементов потери света в них минимальны, что позволяет использовать их в качестве «сумеречных». Однако бинокли этого типа формируют мнимое изображение, к которому нельзя применить измерительную сетку или спроецировать его на матовое стекло или экран. Кроме того, галилеевские бинокли имеют малое поле зрения: изображение в них выглядит, как будто его рассматривают через отверстие в черном заборе, причем этот эффект тем сильнее, чем больше увеличение бинокля. В настоящее время конструкция Галилея в основном используется в театральных биноклях.
Основой конструкции наиболее распространенного типа современных биноклей является «труба Кеплера» - оптическая система, состоящая из двух собирающих линз, длиннофокусной – объектива и короткофокусной – окуляра. Увеличение трубы Кеплера равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Длина оптической системы трубы Кеплера равна сумме фокусных расстояний объектива и окуляра, что значительно больше, чем у трубы Галилея с тем же увеличением. Понятно, что чем больше увеличение бинокля Кеплера, тем больше его размеры. Кроме того, труба Кеплера дает перевернутое изображение объекта, и для нормального наблюдения в нее необходимо добавить оборачивающую систему. На заре «биноклестроения», а первые бинокли появились еще в 17 веке, оборачивающие системы в них были линзовыми. То есть, между объективом и окуляром помещались две дополнительные собирающие линзы. Длина трубы при этом еще больше увеличивалась, и если длинные зрительные трубы еще можно было как-то держать в руках, то бинокли с линзовыми оборачивающими системами были крайне неудобны.
Чтобы бинокли с большим увеличением не выглядели как двуствольные базуки, в конце XIX века немецкая компания Carl Zeiss разработала и стала выпускать бинокли, длина которых была существеннее меньше, чем сумма фокусных расстояний объектива и окуляра. Сокращения длины удалось добиться за счет установки между объективом и окуляром оборачивающих призм, которые несколько раз «ломают» оптическую ось трубы. Наиболее распространенными являются оборачивающие системы на призмах, изобретенных французским оптиком Порро. Помимо уменьшения длины оптической трубы они позволяют также увеличить стереобазу («перископичность») бинокля, то есть увеличить расстояние между оптическими осями объективов правой и левой труб – за счет этого изображение в бинокле становится более стереоскопичным. Полевой бинокль, в отличие от земной зрительной трубы или театрального (галиллеевского) бинокля, является призматическим оптическим прибором. Это значит, что в качестве оборачивающей системы в бинокле используются призмы, а не система линз. Применение призм позволяет уменьшить потери света и сделать зрительные трубы бинокля компактными. Переворачивая изображение, призмы "сводят" лучи, заставляя их по ломаной линии пройти в корпусе трубы бинокля примерно двойное расстояние. Оборачивающие системы призм бывают двух типов: Порро (Porro) и roof (крыше образная). |
|
|
