Объективы и окуляры

Простые линзы имеют ряд недостатков, которые ухудшают изображение. К ним относятся сферическая и хроматическая аберрация, кома, астигматизм и др. При сферической аберрации пучок параллельных лучей, падающих на линзу, после преломления в ней не собираются в одной точке. Лучи, близкие к центру, пересекаются дальше от линзы, а дальние – ближе. Изображение бывает неясное, искаженное. При хроматической аберрации лучи белого цвета, преломляясь в линзе, разлагаются на цвета разной окраски, которые имеют разный коэффициент преломления. Пройдя линзу, они также не собираются в одной точке. Изображение теряет яркость.

Чтобы ослабить влияние этих недостатков, объективы и окуляры делают сложной системы – из нескольких линз с разными свойствами стекла. Объективы делают их двух линз, а окуляры из трех.

Рис. 14. Виды окуляров

Три линзы окуляра заключены в оправу, причем две из них соединены вместе, а третья расположена на некотором удалении.

Основными характеристиками объектива являются фокусное расстояние f_об.; относительное отверстие D/f', где D_вх. – диаметр входного зрачка; угол поля зрения и разрешающая способность.

Двухлинзовый склеенный объектив состоит из положительной (стекло «крон») и отрицательной (флинт) линз. Существуют объективы двух видов: крон – впереди и флинт – впереди.

Трехлинзовый объектив состоит из двух положительных компонентов и одной отрицательной линзы – для создания труб большого увеличения.

Существуют сложные четырех и пятилинзовые объективы.

Трехлинзовый объектив

четырехлинзовый объектив

Основные характеристики окуляра: фокусное расстояние f_ок.; относительное отверстие D_вых./f_ок., где D_вых. – размер выходного зрачка; поле зрения и качество изображения.

Большинство окуляров состоит из двух частей: коллектив (полевая линза) и глазная линза. Полевая линза служит для сужения лучей, идущих от объектива. Она располагается вблизи сетки нитей и практически не влияет на увеличение окуляра.

Окуляр Рамсдена состоит из двух плоско-выпуклых линз. Качество изображения невысокое. Применяется в простых трубах.

F₂ F₁ F₁

Рис. 15. Окуляр Рамсдена

Окуляр Кельнера усовершенствован. Склеенная глазная линза позволяет лучше исправить хроматизм. Применяется в зрительных трубах малого и среднего увеличения.

АР

Рис. 16. Окуляр Кельнера

Симметричный окуляр состоит из двух склеенных и взаимообращенных компонентов с малым воздушным промежутком между ними. Находит большое применение в зрительных трубах.

АР

Рис. 17. Симметричный окуляр

В зрительных трубах наряду с симметричными окулярами широко применяются пятилинзовые ортоскопические окуляры, в которых хорошо исправлена кривизна поля – изображение предмета одинаково четкое как в центре поля, так и на краю.

АР

Рис. 18. Ортоскопический окуляр

Ортоскопический окуляр имеет простую глазную линзу и тройную склеенную полевую линзу. Исправляет сферическую аберрацию, хроматизм. Применяют для труб большого увеличения.

Объектив ввинчен в корпус зрительной трубы и закреплен стопорным винтом. Между фланцем оправы объектива и торцом корпуса расположено компенсационное кольцо, ширина которого подобрана такой, чтобы коэффициент нитяного дальномера был равен 100. Линзы объектива закреплены в оправе гайкой. Между линзой и гайкой установлено пружинное кольцо, которое выравнивает и перераспределяет давление на линзы объектива, устраняя концентрацию натяжений в стекле. Расстояние между линзами объектива (воздушный промежуток) является расчетной величиной, оно рассчитывается для каждой зрительной трубы и уточняется для каждого комплекта объектива. Воздушный промежуток выдерживается с погрешностью не более 0,01 – 0,02 мм путем протачивания торцов промежуточных колец.

Фокусирующая линза закреплена в оправе, плотно пришлифованной к внутренней полости зрительной трубы. Продольное перемещение фокусирующей линзы создается с помощью кремальеры, при вращении которой резьбовой вкладыш, укрепленный на оправе фокусирующей линзы, перемещается по продольному пазу корпуса зрительной трубы. При этом вращательное движение кремальеры преобразуется в поступательное оправы фокусирующей линзы.

Сетка нитей помещена в оправу, плотно вточенную в корпус трубы. Это позволяет на заводе отцентрировать перекрестие сетки нитей относительно геометрической оси зрительной трубы, с которой соосна оптическая ось телеобъектива.

Выполнение условия совпадения перекрестия сетки с оптической осью телеобъектива обеспечивает стабильность положения визирной оси при перефокусировании зрительной трубы на разноудаленные предметы местности.

Окуляр в оправе ввинчен в оправу сетки, скрепленную с корпусом трубы с помощью втулки. Установку окуляра по глазу проводят вращением диоптрийного кольца.

Высокие требования предъявляются к оптике зрительной трубы, чтобы обеспечить высокое качество изображения наблюдаемых предметов: четкость, контрастность при достаточной светосиле. Новые марки стекол, коррекция расчета по данным конкретных плавок стекла для более полной реализации расчетных данных, просветление преломляющих оптических поверхностей, в том числе использование многослойных ахроматических просветляющих покрытий, позволяют в достаточной степени выполнить поставленные требования. Необходимо выдерживать в процессе сборки заданные условия соосности оптических элементов и воздушные промежутки между ними. Например, соосность фокусирующей линзы относительно оси объектива выдерживается с погрешностью не более 0,01 – 0,02 мм относительно расчетных и т.д. О качестве изготовления зрительной трубы судят по ее разрешающей способности, а также по качеству изображения точечного источника света – «искусственные звезды», по контрастности изображения.