Одной из основных характеристик оптической системы является ее линейное или угловое поле.
Линейным полем оптической системы в пространстве предметов называют наибольший размер расположенной на конечном расстоянии изображаемой части плоскости предмета, а линейным полем оптической системы в пространстве изображений — наибольший размер изображения, расположенного на конечном расстоянии.
Угловым, полем оптической системы в пространстве предметов называют удвоенное абсолютное значение угла между оптической осью и лучом в пространстве предметов, проходящим через центр апертурной диафрагмы и край полевой диафрагмы, а угловым полем оптической системы в пространстве изображений — удвоенное
абсолютное значение угла между оптической осью и лучом в пространстве изображений, проходящим через центр апертурной диафрагмы и край полевой диафрагмы.
Вернемся к рис. 78, а. Согласно определению полевой диафрагмы (см. п. 33) расположим ее в плоскости промежуточного изображения Тогда согласно изложенному выше линейным полем в меридиональном сечении пространства предметов будет удвоенный отрезок А В, а угловым полем в этом же сечении — ему противолежащий угол с вершиной в точке центре входного зрачка. Аналогично линейным полем рассматриваемой оптической системы в меридиональной плоскости пространства изображений является удвоенный отрезок а угловым полем в этом же сечении — ему противолежащий угол с вершиной в точке центре выходного зрачка.
В общем случае между углами и имеет место следующая зависимость, получаемая аналогично формуле (149):
где показатели преломления сред пространства предметов и пространства изображений соответственно; линейное увеличение в зрачках, равное диаметры входного и выходного зрачков соответственно).
Заметим, что при отыскании входного зрачка были получены изображения 2 и 3. Одно из них (3) оказалось входным зрачком. Рассмотрим действие двух других. Для этого возьмем точку В — крайнюю точку линейного поля в пространстве предметов. Пучок лучей, выходящий из этой и опирающийся на диаметр входного зрачка, будет урезан изображением 2 оправы компонента 2, т. е. самой оправой, которая также является диафрагмой. Через оптическую систему от точки В в меридиональном сечении пройдет только заштрихованная часть пучка лучей, опирающихся на входной зрачок. В рассматриваемом случае оправа компонента 1 (ее изображение на сужение пучка не влияет.
Естественно, можно сделать заключение о том, что освещенность точек в плоскости изображения зависит от степени срезания пучков лучей, идущих от сопряженных предметных точек. В рассматриваемом случае (см. рис. 78, а) освещенность точки будет меньше освещенности точки Точка В является крайней точкой поля. Если увеличить диаметр полевой диафрагмы то крайняя точка увеличенного поля изображения будет иметь еще меньшую освещенность. Следовательно, диаметр полевой диафрагмы должен быть таким, чтобы обеспечивалась приемлемая освещенность крайних точек изображения (расчеты, связанные с освещенностью изображения, изложены в гл. VII. Кроме того, следует заметить, что увеличение поля изображения
Рис. 80. Схема для определения углового поля в пространстве предметов
ограничивается ухудшением качества изображения, обусловленным так называемыми аберрациями.
Из рассмотренных четырех диафрагм (апертурная, полевая и две оправы компонентов) одна — оправа компонента 2 — ограничивает (срезает) пучки лучей, выходящих из точек предмета, лежащих вне оптической оси. Это ограничение пучков лучей называется виньетированием, а диафрагма, вызывающая ограничение,
— виньетирующей. Виньетирующей диафрагмой может быть любая, кроме апертурной и полевой.
На рис. 78, а виньетирующей диафрагмой является оправа компонента
Изображение виньетирующей диафрагмы в пространстве предметов называется входным окном, а в пространстве изображений — выходным окном.
При рассмотрении явления виньетирования было принято, что при определенном размере полевой диафрагмы в образовании изображения участвуют главные лучи (см. рис. 78, а).
Отметим, что в образовании изображений периферийных предметных точек главные лучи могут не принимать участия. Этот случай иллюстрирует рис. 80. Входной зрачок, а следовательно, и апертурная диафрагма, и выходной зрачок имеют конечные размеры. Поэтому предельно возможные границы изображаемого пространства определяют крайние неглавные лучи а, проходящие через оптическую систему.
Угол фактического поля будет больше углового поля определяемого крайними главными лучами.
Если расстояние между входным окном и входным зрачком равно а диаметр входного зрачка и диаметр входного окна то откуда
Абсолютное значение длины отрезка с в формуле (156) означает, что входное окно может находиться (задано) как перед входным зрачком, так и за ним.
Заметим, что вершина угла не совпадает с центром входного зрачка.
Лучи проходящие через односторонне расположенные края входного окна и входного зрачка, ограничивают зону
пространства предметов, все точки которой являются вершинами углов, опирающихся на весь диаметр входного зрачка.
Точки пространства предметов, находящиеся в зоне между лучами уже не могут быть вершинами углов, крайние лучи которых опираются на весь диаметр входного зрачка. На рис. 80 лучи, выходящие из точки В, лежащей на главном луче, опираются лишь на половину диаметра входного зрачка. Вторая половина лучей срезается входным окном. Таким образом, для главных лучей, являющихся сторонами углового поля виньетирование в меридиональной плоскости равно 50%.
Виньетирование, равное 50%, считается допустимым, поэтому угол и принят за угловое поле в пространстве предметов. (В некоторых случаях, в целях увеличения углового поля допускается и большее значение виньетирования.)
Для предметных точек, находящихся на лучах а (рис. 80), виньетирование равно 100%.
форум для любителей астрономии
- Темы без ответов
- Активные темы
- Поиск
- Наша команда
Поле зрения окуляра
Поле зрения окуляра
Сообщение Ernest » 23 окт 2009, 13:11
Поле зрения окуляра
Входное поле зрения окуляра
Входное поле зрения у окуляра линейное (его можно измерить линейкой в мм) — его размер в расчетах обозначают 2Y (два расстояния от оси до края поля зрения) и он равен диаметру его полевой диафрагмы — D, если диафрагма расположена перед линзами окуляра. Если полевая диафрагма расположена внутри окуляра (между линзами), то диаметр входного поля зрения определяется размером изображения полевой диафрагмы, как она видна со стороны объектива. Полевая диафрагма окуляра — минимальная по просвету механическая деталь в области фокусировки параллельных пучков лучей, которые падают в окуляр со стороны глазной линзы (в обратном ходе) — то есть деталь, которая непосредственно ограничивает линейный размер промежуточного изображения. Через край полевой диафрагмы (обычно, параллельно оптической оси) проходит главный (центральный) луч крайнего полевого пучка. В общем-то окуляр и предназначен для рассматривания того изображения, что строит (проецирует) объектив телескопа в плоскости его полевой диафрагмы. Для окуляра предмет — то что расположено в его плоскости полевой диафрагмы и этот предмет не может быть больше размера 2Y.
С этим понятием (входным полем зрения окуляра) тесно связано угловое поле зрения телескопа (TFOV или 2w), которое в градусной мере равно 2w = 57.3*2Y/f’об
Выходное поле зрения окуляра
Глаз «работает» с удаленными предметами (расстояние до них много больше фокусного расстояния оптики глаза) и величину видимых предметов для глаза по ряду причин удобнее измерять в угловой мере. Так что выходное поле зрения у окуляра измеряют так-же в угловой мере (градусы). Это угол при вершине конуса (в которой находится зрачок глаза) в пределах которого окуляр строит изображение. Его можно измерить двойным углом 2w’ пересечения главным лучом оптической оси на выходе из окуляра или телескопа (саму точку пересечения главного луча с осью на выходе из системы называют положением выходного зрачка). Обычно, когда говорят о поле зрения окуляра (FOV) имеют ввиду именно его выходное угловое поле зрения (AFOV — apparent field of view).
Терминология связанная с видимым полем зрения
Классификация окуляров по величине поля зрения
Не форсированное по размерам поле зрения 35-45 градусов присуще классическим окулярам (2-3-4 линзовые ортоскопические, симметричные Плёссла, Кельнера, Рамсдена, Кёнига, Гюйгенса и т.д.) и при наличие часового механизма в монтировке телескопа его оказывается достаточно, чтобы работать даже и на больших увеличениях с небольшими объектами вроде планет, двойных звезд, небольших скоплений и т.п. Но обычно наблюдатели стремятся к большему, и производители окуляров предпринимают соответствующие меры, чтобы вытянуть поле зрения окуляров подобным классическим до 50-55 градусов (супер-Плёслы, некоторые Кельнеры, т.н. модернизированные ахроматы и т.д.). Далее в порядке роста поля зрения следуют широкоугольные (WA — w >сверхширокоугольные (SWA — super w >ультраширокоугольными (UWA — ultra wide angle), а 100-110-градусные — экстраширокоугольные (XWA — eXtra wide angle) (см. рис.2).
[align=center]
[/align]
Преимущества и особенности широкоугольных окуляров
Широкоугольность окуляра — важное подспорье при наблюдениях. Казалось бы, все-равно широкоугольный окуляр не даст возможность увидеть больше, чем позволяет диаметр окулярной трубки телескопа (он конструктивно ограничивает линейное входное поле для окуляров). Но то-же самое поле зрения телескопа широкоугольный окуляр позволит увидеть с большим увеличением, а следовательно с большим проницанием (фон будет темнее и станут видны более тусклые звезды). Это не говоря уже о психологическом эффекте — в широкоугольный окуляр смотришь как в окно, а в обычный (после этого) как в замочную скважину.
Но стоит иметь ввиду и некоторые проблемы связанные с широкоугольностью окуляра. Глаз при работе с ними обычно требуется фиксировать довольно точно относительно выходного зрачка (глазной линзы окуляра), иначе начинаются проблемы с выпадением поля зрения по частям или полностью. Кроме того становится критичным вынос выходного зрачка — для равного комфорта при наблюдениях он должен быть заметно больше, чем для обычного окуляра.
Математика поля зрения окуляра
Угол w’ пересечения главного луча на выходе из окуляра с его осью точно можно определить только путем просчета телецентрических лучей (идущих параллельно оптической оси в пространстве предметов и край полевой диафрагмы) через линзы окуляра. Но в так называемом приближении «нулевых лучей» угловое поле зрения 2w’ и линейное 2Y (эффективный диаметр полевой диафрагмы) связаны простым соотношением
2w’ = 57.3·2Y/f’о градусов (1),
где f’о — фокусное расстояние окуляра в мм. Эта формула работает с точностью до дисторсии (только при нулевой угловой дисторсии) и прочих аберраций и только если края полевой диафрагмы резко видны при нормальном (в зоне выходного зрачка) расположении глаза наблюдателя. Следует иметь ввиду, что линейный размер входного поля зрения 2Y может отличаться от диаметра полевой диафрагмы D, если она расположена внутри (между линзами) окуляра.
Расчетное угловое поле зрения, определенное как указано выше, очень полезно, так как дает возможность быстро определить какое поле зрения 2w видно через телескоп фокусом f’ с установленным в него окуляром. Входное поле зрения телескопа (угловой размер того, что мы видим через телескоп на небе) равно:
где Г — увеличение телескопа. Оно в свою очередь равно (опять же в приближении нулевых лучей) отношению фокусных расстояний объектива и окуляра:
То есть получаем простое соотношение между входным полем зрения телескопа 2w и выходным полем зрения окуляра 2w’ (обе величины угловые):
см. между прочим интересную ссылку, где автор не поленился провел целое исследование на эту тему: http://www.brayebrookobservatory.org/Br . _AFOV.html» onclick=»window.open(this.href);return false; надо будет как-нибудь пересказать этот материал по русски
Измерение поля зрения окуляра
По звездам в телескопе
Если возникают сомнения в значении поля зрения окуляра (например, полевая диафрагма располагается между линз окуляра и нет прямой возможности ее измерить или при нерезком виде края полевой диафрагмы) его можно измерить опосредовано, через входное поле зрения. Установите окуляр на телескопе с известным фокусным расстоянием. Наведитесь при выключенном часовом механизме на экваториальную звезду (типа дельты Ориона) и заметьте секундомером время t (сек) за которое звезда пройдет в своем суточном движении через все поле зрения телескопа. Теперь можно посчитать входное поле зрения телескопа 2w = t/4 угловых минут. И поле зрения окуляра 2w’ = 2w·Г/60 градусов, где Г — увеличение телескопа. Итоговая формула расчета поля зрения окуляра по времени прохождения звезды через его поле:
2w’, град. = t·cos(δ)·f’/(240·f’o) = t·cos(δ)·Г/240 (5)
где cos(δ) — косинус угла склонения (δ) звезды по которой был произведен замер (на экваторе = 1), f’, мм — фокусное расстояние объектива (телескопа), f’o, мм — фокусное расстояние окуляра, Г — увеличение телескопа, t, сек — время прохождения звезды по полю зрения от края до края через центр.
На кухне — прямое измерение величины выходного поля зрения
Другой относительно простой метод — при помощи лазерной указки или яркого фонарика. Кладем окуляр перед стенкой на невысокую подставку, так чтобы он своей глазной линзой смотрел на стену, ось окуляра должна быть более-менее перпендикулярна стене. Замеряем расстояние L от его выходного зрачка до стены (лучше расположить на расстоянии порядка метра). Если теперь более-менее параллельно оптической оси послать лазерный луч или свет фонарика в полевой конец окуляра, то свет при попадании внутрь преломится на его линзах и выйдет через глазную линзу наружу оставив светящееся пятно на стене. Фонарик обычно дает резко очерченный круг (изображение поля зрения), а луч лазера не заполняет все поле зрения, но им можно «нащупать» (смещая его луч в пределах полевой диафрагмы окуляра) положение краев. Лучше производить эти манипуляции в темной комнате и/или с источником света по-мощнее. Так или иначе отметим диаметрально противоположные края светового круга на стене. Осталось измерить на стене расстояние T между крайними положениями лазерного луча (диаметр светлого круга от фонарика) прошедшего через окуляр, чтобы потом путем нехитрой арифметики получить значение выходного поля окуляра в угловой мере:
На кухне — косвенное измерение углового поля зрения по диаметру диафрагмы
Самый простой метод измерения поля зрения окуляра по диаметру его полевой диафрагмы 2Y см. выше. Если диафрагма доступна со стороны посадочной втулки окуляра (расположена до линз окуляра по ходу света) то диаметр ее отверстия 2Y легко измерить штангенциркулем или простым циркулем. Это величина линейного (входного) поля зрения, по которому можно получить расчетное угловое поле зрения окуляра в градусах (обозначения см. выше):
2w’ = 57.3·2Y/f’о
Это угловое поле зрения окуляра, каким бы оно было в отсутствие угловой дисторсии (обычно, в астрономических окулярах она не более нескольких процентов) и с точностью, с какой известно фокусное расстояние.
Когда полевая диафрагма расположена внутри — между линзами окуляра (при наличие полевого линзового компонента в посадочной втулке) измерить диаметр полевой диафрагмы затруднительно — она недоступна. Но даже и разобрав окуляр и измерив физический размер полевой диафрагмы мы не получим исходных данных пригодных для расчета. Необходимо измерить диаметр изображения полевой диафрагмы через линзы полевого компонента — то есть диаметр просвета видимого через окуляр со сторону посадочной втулки. Это немногим сложнее прямого измерения — потребуется штангенциркуль и схема измерения показанная на рисунке ниже. Только для повышения точности надо их производить при ярком свете или смотреть на щечки штангенциркуля через тонкое отверстие — диоптр, чтобы уменьшить влияние размера зрачка измерителя на погрешность измерений.
[align=center]
Основные термины и технические характеристики, общие для биноклей, монокуляров и зрительных труб
| | Бинокли, монокуляры и зрительные трубы относятся к оптическим наблюдательным прибо-рам, предназначенным для наблюдения удаленных предметов в увеличенном виде. | |||||
| Любой наблюдательный прибор (бинокль, монокуляр, зрительная труба) в своем составе содержит объектив, оборачивающую систему и окуляр с наглазником. Окуляр — оптическая система, применяемая для наблюдения глазом изображения, образованного объективом и оборачивающей системой. Окуляры приходится делать сложными, склеенными из нескольких линз для того, чтобы иметь возможность исправить все искажения изображения. В биноклях применяются трех, пяти и семи линзовые окуляры. Естественно, чем больше линз, тем больше возможностей устранить искажения качества изображения при большем угле поля зрения, поэтому наиболее дорогостоящие и качественные бинокли с хорошим полем зрения при заданной кратности имеют пяти и семи линзовые окуляры. Объектив — часть оптической системы, формирующая изображение удаленного объекта. Объектив, в котором для формирования изображения применяются линзы относят к линзовым, если применяются зеркала — к зеркальным, а если применяются линзы и зеркала — к зеркально-линзовым. В биноклях, монокулярах и зрительных трубах ведущими производителями используются линзовые объективы. Зеркальные и зеркально-линзовые объективы находят применение, как правило, в астрономических телескопах с большим увеличением. Оборачивающая система — оптическая система, предназначенная для перевертывания изображения, даваемого объективом. Оборачивающую систему, состоящую из группы призм, применяемых для укорачивания механической длины оптической системы, называют призменной оборачивающей системой. Оборачивающую систему, состоящую из группы линз, которая оборачивает изображение, перенося его из одной плоскости в другую, называют линзовой оборачивающей системой. Известны несколько призменных оборачивающих систем, которые наиболее широко применяются в наблюдательных приборах — это классическая оптическая система Порро (Porro prism) 1 рода, а также призменные системы с «крышей» (Roof prism) Шмидта–Пехана и Аббе. Призменная система Порро (Porro prism) 1 рода состоит из двух прямоугольных призм, расположенных под прямым углом относительно друг друга. При этом оптические оси объектива и окуляра сдвигаются относительно друг друга. Схема (рис. 2)
Призменные оборачивающие системы «с крышей» (Roof prism) Шмидта – Пехана и Аббе обеспечивают соосность оптических осей объективов и окуляров наблюдательных приборов (рис. 3). Тем самым достигается большая компактность биноклей, соответственно, меньшие веса и габариты. Однако, технологическая сложность изготовления призм с крышей приводит, как правило, к удорожанию бинокля. Из российских производителей сложной технологией изготовления биноклей с призменной оборачивающей системой Шмидта – Пехана обладает лишь «Казанский оптико-механический завод». Бинокли, монокуляры и зрительные трубы относятся к одному классу оптических приборов и имеют общие технические характеристики (увеличение Г, диаметр входного зрачка D, диаметр выходного зрачка D’, удаление выходного зрачка от последней поверхности окуляра l, поле зрения в пространстве предметов 2ω, предел разрешения ε, коэффициент пропускания), а также специфические, характерные только для биноклей и бинокулярных зрительных труб (пластика, параллельность, разность углов наклона изображений и разность увеличений оптических каналов), которые, в основном, определяют потребительские свойства наблюдательных приборов. Теперь опишем эти оптические характеристики наблюдательных приборов, их взаимосвязь и влияние друг на друга и на выбор бинокля при покупке. Увеличение (кратность) ( Г ) — отношение углового размера изображения малого предмета, видимого через наблюдательный прибор, к угловому размеру самого предмета, видимого невооруженным глазом. Эта характеристика показывает, во сколько раз увеличивается видимый невооруженным глазом размер удаленного предмета при рассмотрении его через наблюдательный прибор. Другими словами, при наблюдении через наблюдательный прибор с десятикратным увеличением (10 крат), предмет на расстоянии 1000 метров будет виден таким, как его видит человек невооруженным глазом на расстоянии 100 метров. Отсюда расхожее выражение, что бинокли «приближают» наблюдаемые предметы. Для биноклей, монокуляров этот параметр может быть в пределах от 2 до 30 крат, причем при значениях:
Для зрительных труб этот параметр может достигать 60 крат. Следует отметить, что на рынке встречаются трубы с увеличением до 100 крат. Увеличение (кратность) в обязательном порядке указывается на приборе и в сопроводительной документации (паспортах, этикетках). Российский рынок предлагает покупателю бинокли самых различных увеличений от 2,5 крат до 30 крат с дискретностью 2,5х, 4х, 6х, 7х, 8х, 10х, 12х, 15х, 16х, 20х и даже 30х. Выбор кратности бинокля зависит от того, в каких условиях (на пересеченной местности, в лесах, горах, степи, тундре, на воде или в небе) и какую практическую задачу хочет решить потребитель — насколько мелкие детали объектов наблюдения и на каком предельном расстоянии рассмотреть их. Но следует обязательно учитывать, что увеличение бинокля более 10-12 крат серьезно осложнит наблюдение с рук, особенно длительное, из-за их дрожания, так называемого тремора рук. Тремор рук вызывает смаз (сдвиг) изображения и Вы не получите качественного и резкого изображения наблюдаемой картины из-за инерционности зрения. Действительно, попробуйте перед глазами подвигать лист с текстом, при определенной скорости движения Вы не сможете его прочитать из-за его смазывания. Так вот бинокль увеличивает скорость этого смаза пропорционально его кратности. Амплитуда дрожания (тремора) рук такова, что в биноклях среднего увеличения до 10х, она на качестве изображения практически не сказывается, а при больших увеличениях требует наблюдения с упоров или установку бинокля на штатив (треногу) для получения четкой и резкой картины наблюдения, либо введения устройства стабилизации изображения. Выбор неоправданно большого увеличения бинокля, если это не обусловлено потребительской необходимостью, к тому же уменьшает светосилу бинокля, то есть возможность наблюдать в сумерках и даже ночью. Для сохранения светосилы бинокля их производители вынуждены увеличивать диаметр входного зрачка (светового диаметра объектива), а это увеличение габаритов и веса. Таким образом, только по увеличению выбирать бинокль задача некорректная, необходимо учитывать и другие характеристики бинокля, совокупность которых, по крайней мере, не ухудшала бы возможности глаз человека, а, наоборот, улучшала. Всякий оптический наблюдательный прибор имеет входное отверстие (апертуру) в пространстве предметов, которое ограничивает пучки световых лучей, исходящих от отдельных точек наблюдаемого предмета. По аналогии со зрачком человеческого глаза, также ограничивающим входящие в глаз пучки световых лучей, входное отверстие называется входным зрачком оптического прибора. В подавляющем большинстве наблюдательных приборов входным зрачком служит передняя линза объектива, а точнее ее наружная оправа, так как именно она ограничивает световые пучки, входящие в прибор. После того, как мы определили понятие входного зрачка наблюдательного прибора, можно говорить о важнейшей характеристике прибора — диаметре входного зрачка D (диаметре передней линзы объектива, точнее диаметре ее оправы), измеренном в миллиметрах. Это диаметр наибольшего параллельного оптической оси пучка лучей, проходящего через наблюдательный прибор. Отдельные производители (не отечественные) называют этот параметр световым диаметром объектива. Диаметр входного зрачка D (диаметр передней линзы объектива или световой диаметр объектива) в значительной мере определяет многие характеристики бинокля, в частности, количество света попадающего в глаз наблюдателя (светосила), величину полезного увеличения, вес и габариты прибора. В то же время от диаметра входного зрачка практически не зависит поле зрения наблюдательного прибора, которое в основном определяется техническими характеристиками окуляра. Диаметр входного зрачка (диаметр входной линзы объектива или световой диаметр объектива) в миллиметрах обязательно указывается в обозначении наблюдательного прибора и в сопроводительной документации (паспорта, этикетки). Еще одна очень важная оптическая характеристика наблюдательного прибора – это выходной зрачок прибора. Все лучи, исходящие от отдельных точек наблюдаемых объектов и заполняющих входной зрачок прибора, после прохождения через оптическую систему формируют изображение объекта на некотором удалении от последней оптической поверхности окуляра. Фактически, это изображение входного зрачка, называемое в оптике выходным зрачком. Поскольку входной зрачок имеет круглую форму, то и его изображение должно иметь форму круга. Диаметр этого круга называют диаметром выходного зрачка D’. Диаметр выходного зрачка D’ определяют делением диаметра входного зрачка (объектива) D на величину увеличения (кратности) Г. Практически выходной зрачок Вы можете наблюдать, если держать наблюдательный прибор перед собой на расстоянии 25 – 30 сантиметров и смотреть на окуляр. В центре окуляра должен быть виден светлый круг. Поскольку передняя линза объектива круглой формы, то и ее изображение должно быть круглым. Всякие отклонения выходного зрачка от круглой формы обусловлены дефектами прибора, как правило, из-за некачественной сборки. Диаметр выходного зрачка характеризует светосилу наблюдательного прибора. В зависимости от величины диаметра выходного зрачка наблюдательные приборы подразделяются на следующие группы:
Наблюдательные приборы малой светосилы предназначены для использования в дневное время, а светосильные и высоко светосильные позволяют вести наблюдение в сумерках и даже лунной ночью. Это объясняется тем, что у человека диаметр зрачка глаза в зависимости от освещенности изменяется от 2 мм в яркий солнечный день до 8 мм в темноте. Отсюда следует, что сетчатка глаза полностью используется только при совпадении размеров выходного зрачка наблюдательного прибора и зрачка глаза наблюдателя. Диаметр выходного зрачка в обязательном порядке должен указываться в сопроводительной документации (паспортах, этикетках). Исходя из потребности покупателя, заключающейся в необходимости наблюдения за объектами не только днем, но и в сумерках и даже ночью, в частности на охоте, в первую очередь следует выбирать бинокль по диаметру выходного зрачка — это комплексная характеристика, которая связывает увеличение и диаметр входного зрачка (световой диаметр объектива). Есть еще одно замечательное свойство большого диаметра выходного зрачка бинокля — в такой бинокль гораздо комфортнее наблюдать с подвижного, качающегося или вибрирующего основания. Бинокли с диаметром выходного зрачка менее 2 мм уменьшают разрешающую способность глаз и практически делают невозможным наблюдение в сумерках. Однако, следует знать, что, большое значение диаметра выходного зрачка (светового диаметра) достигается либо увеличением диаметра объектива, следовательно габаритов и веса, либо уменьшением кратности биноклей. Кроме диаметра выходной зрачок наблюдательного прибора характеризуется удалением. Как мы уже говорили выше, все лучи, исходящие от отдельных точек наблюдаемых объектов и заполняющих входной зрачок прибора, после прохождения через оптическую систему формируют изображение объекта на некотором удалении от последней оптической поверхности окуляра – это расстояние в миллиметрах и называют Удалением выходного зрачка l или же если сформулировать по другому — расстояние от вершины последней линзы окуляра до выходного зрачка наблюдательного прибора, измеренное вдоль оптической оси в миллиметрах. Для того, чтобы увидеть в наблюдательный прибор четкое и полное изображение объекта, необходимо смотреть в окуляр именно с этого расстояния. Для облегчения совмещения зрачка глаза наблюдателя с выходным зрачком прибора используется наглазник, выполняющий также функцию защиты глаза наблюдателя. При небольшом удалении выходного зрачка (менее 12 мм) невозможно пользоваться наблюдательным прибором людям в очках, так как они не позволят приблизить глаз к выходному зрачку. Наблюдательными приборами с большим удалением выходного зрачка (более 15 мм) можно пользоваться, не снимая очков. На рисунке представлены исполнения приборов: А — с большим удалением выходного зрачка; В — с небольшим удалением выходного зрачка. Удаление выходного зрачка в миллиметрах обязательно указывается в сопроводительной документации на прибор (паспорт, руководство по эксплуатации, этикетка). Если Вы носите очки и не желаете снимать их при наблюдении, то Вам надо выбирать бинокли с большим (более 15 мм) удалением выходного зрачка. Все другие бинокли с небольшим и даже средним удалением выходного зрачка создадут Вам дискомфорт. Следующая важная оптическая характеристика наблюдательного прибора — это угловое или линейное поле зрения. Поле зрения 2ω — это область пространства видимая через наблюдательный прибор. Величину поля зрения наблюдательного прибора измеренную в угловой мере (градусах, угловых минутах) называют угловым полем зрения или углом поля зрения прибора. Наибольший линейный размер в метрах, который Вы можете видеть через наблюдательный прибор на расстоянии 1000 метров, называют линейным полем зрения прибора. Взаимная однозначная геометрическая зависимость этих характеристик представлена на рис. 5. Размеры поля зрения наблюдательных приборов определяются конструктивными параметрами окуляра и в меньшей степени зависят от параметров объектива, в том числе от его диаметра. Есть одна безусловная закономерность — чем больше увеличение (кратность) прибора, тем меньше поле зрения. Значение поля зрения в угловой или линейной мере также должны быть указаны как на приборе, так и в сопроводительной документации (паспортах, этикетках). Иногда приводятся оба значения. В современных биноклях одного и того же увеличения их значения примерно одинаковы. Однако, есть, так называемые широкоугольные бинокли, в которых за счет усложнения схемы и конструкции окуляра, следовательно, удорожания бинокля, достигается некоторое увеличение угла поля зрения. Например, бинокль Салаватского оптико-механического завода БПЦ 8х40 имеет поле зрения 7,5 градусов, а в широкоугольном бинокле БПШЦ 8х40 Загорского оптико-механического завода угол поля зрения имеет значение 9,5 градусов. Естественно, наблюдая в широкоугольный бинокль, у которого поле зрения на 2 градуса больше, Вы охватываете большее пространство, но при выборе бинокля учитывайте, сколько это Вам будет стоить. К тому же, как правило, в широкоугольных биноклях растут искажения по краям поля зрения. Особое место в ряду наблюдательных приборов занимают панкратические бинокли с плавным и непрерывным изменением увеличения в заданных пределах. Фактически они заменяют собой несколько биноклей, тем самым снимают ряд противоречий, присущих каждому в отдельности. Например, при малых увеличениях они имеют большое поле зрения и диаметр выходного зрачка, с ростом увеличения, естественно, поле зрения и диаметр выходного зрачка уменьшаются. Поэтому поиск объектов наблюдения можно проводить при малом увеличении и большом поле зрения, а детали рассматривать при большем увеличении. Если же в сумерках при большом увеличении плохо видно объекты, то можно, уменьшив увеличение, продолжить наблюдение. Конструкция этих биноклей существенно сложней, поэтому и стоят они дороже. Важнейшая характеристика для определения качества бинокля – это Предел разрешения (разрешающей способности) e — наименьшее угловое расстояние между двумя точками (или штрихами) бесконечно удаленного объекта, которые еще видимы раздельно и не сливаются друг с другом. Разрешение (разрешающая способность) — характеристика наблюдательного прибора, которая определяет его возможности различать мелкие детали и получать четкое и резкое изображение наблюдаемых объектов. Чем меньше значение угла в угловых секундах (или больше количество штрихов (линий) на 1 мм изображения), тем выше разрешающая способность наблюдательного прибора, следовательно, он даст более четкое и резкое изображение. Предел разрешения (разрешающей способности) по российским стандартам должен приводиться в сопроводительной документации (паспортах, руководствах по эксплуатации, этикетках) наблюдательных приборов. Измеряется он в угловых секундах или числом штрихов (линий), расположенных на 1 мм (штрих/мм, линий/мм). При выборе бинокля обязательно нужно обращать внимание на эту характеристику, а отсутствие значения предела разрешения в сопроводительной документации должно наводить на размышление. Чем меньше значение предела разрешения, тем лучше видны мелкие детали. Однако, имеется разумный предел уменьшения этой характеристики – это разрешение человеческого глаза (60 угловыхсекунд). Поэтому, при выборе бинокля, достаточно проверить , что приведенный в паспорте на бинокль предел разрешения на то, что он не ухудшает разрешающую способность глаз. Для этого :
Только при таких значениях разрешения приборы не будут уменьшать возможности глаза и будут соответствовать требования международных и европейских стандартов качества. С возможностями человеческого глаза связаны еще одна характеристика наблюдательных приборов — это интервал диоптрийной подвижки (пределы фокусировки) окуляра или фокусирующего устройства оптической системы. .Если глаз наблюдателя аметропический и его аметропия (близорукость или дальнозоркость) не исправлена очковой оптикой, то исправление этого недостатка в наблюдательных приборах осуществляется небольшим перемещением окуляра вдоль оптической оси или другого фокусирующего элемента оптической системы. Перефокусировкой прибора достигают также резкого изображения объектов, находящихся на конечном расстоянии. Максимально достижимая перефокусировка прибора определяет наименьшее расстояние до наблюдаемого объекта. Пределы фокусировки окуляра или фокусирующего устройства оптической системы наблюдательного прибора называют интервалом диоптрийной наводки. Для наблюдательных приборов интервал диоптрийной наводки установлен в пределах ± 5 диоптрий. Для бинокулярных наблюдательных приборов вводится дополнительная фокусировка правого окуляра в пределах ± 3 диоптрии для корректировки разницы аметропии левого и правого глаза наблюдателя. Способ фокусировки биноклей зависит от конструкции. В биноклях используются следующие механизмы фокусировок:
Центральное фокусирующее устройство путем поворота маховичка, расположенного на шарнирном механизме, обеспечивает синхронную подвижку обоих окуляров, тем самым, создавая удобство в наведении на резкость изображения объектов, особенно при наблюдении за движущимися объектами. Разница в аметропии глаз устраняется предварительным дополнительным поворотом (перемещением) правого окуляра. Раздельная фокусировка выполняется непосредственно вращением каждого из окуляров в отдельности и используется в основном в биноклях армейского образца, поскольку в них всегда устанавливается угломерная сетка и дополнительно требуется ее настройка на резкость. Внутренняя фокусировка применяется, как правило, в биноклях с призменной оборачивающей системой, содержащей «крышу», Шмидта-Пехана и Аббе путем подвижки одной из промежуточных линз каждого из оптических каналов бинокля (внутри корпуса бинокля – поэтому внутренняя). В смысле фокусировки дополнительных преимуществ потребителю она не дает, поскольку также осуществляется поворотом маховичка центральной фокусировки. При-менение ее в биноклях обусловлено конструктивными особенностями указанных биноклей, однако отсутствие у бинокля внешних подвижных деталей (окуляров) повышает надежность бинокля при случайных ударах. Еще одна полезная характеристика, которую следует учитывать при выборе наблюдательного прибора – это Коэффициент пропускания — отношение выходящего из оптической системы наблюдательного прибора светового потока к световому потоку, входящему в нее. Коэффициент пропускания характеризует потери света при прохождении через оптический прибор на отражение от преломляющих поверхностей. Для уменьшения потерь света в оптических приборах широко применяют просветление оптики. Просветление оптики заключается в нанесении на поверхности оптических элементов специальных тонких и прозрачных покрытий. Толщина слоя покрытий — порядка одной четверти длины волны света. Известно, что непросветленная оптическая линза, имея две преломляющие поверхности, соприкасающиеся с воздухом, отражает около 10 % света, входящего в нее. Однослойное покрытие преломляющих поверхностей линзы уменьшает потери света до 4 %. Многослойными покрытиями достигают уменьшения потерь света на отражение до 1 %. Проиллюстрируем сказанное:
Многослойное покрытие всех поверхностей оптических элементов позволяет получить более совершенные оптические приборы, отличающиеся большой светосилой и высоким качеством изображения. Кроме уменьшения потерь света покрытия оптических элементов могут наноситься с целью отсечения и не пропускания в глаз вредных для него излучений (ультрафиолетового и инфракрасного). В частности, рубиновое покрытие наносится на переднюю линзу объектива для отсечения вредного для глаз инфракрасного излучения. Кроме того, рубиновое покрытие может быть выполнено в виде любого рисунка (символики) — логотипа фирмы, эмблемы и т.п. по заказу покупателя (см. рис. 7). Причем рисунок будет виден только со стороны объектива в отраженном свете и абсолютно не виден при наблюдении через окуляр прибора. Дополнительно наблюдательные приборы могут комплектоваться сеткой для наведения на цель или для измерения углов и расстояния до цели, светофильтром для изменения спектрального состава или интенсивности оптического излучения, блендой на объективе для отсечки постороннего света. Модели с дальномерной сеткой предназначены для прямого измерения расстояния до наблюдаемого объекта, если известен один из линейных размеров объекта. Дальномерная сетка имеет две вертикальные шкалы. По левой шкале вы можете определить расстояние до объекта, если его линейный размер достигает 6 м (телеграфный столб) и более. По правой шкале вы можете определить расстояние до объекта, в случае когда его размеры соизмеримы с ростом человека – 1,75 м. Модели с угломерной сеткой более универсальны. По известным линейным габаритам объекта и определенному угловому размеру объекта вы просто измеряете расстояние до объекта. Например: L – известный размер объекта — 10 метров, n – отсчет по шкале сетки в — 70 делений, тогда дальность до объекта Д вычисляется как Д = L / n * 1000 = 10/70*1000 = 143 метра.Все рассмотренные нами выше характеристики относятся и к биноклям, и к монокулярам, и к зрительным трубам, а также к приборам ночного видения , теперь же остановимся на некоторых характерных только для биноклей оптических характеристиках. Поскольку бинокли содержат два шарнирно соединенных оптических канала, имеют в отличие от монокулярных наблюдательных приборов ряд специфических особенностей и характеристик. Благодаря тому, что призменная оборачивающая система параллельно сдвигает оптические оси объектива и окуляра, она может как увеличить эффект стереоскопического (объемного и глубинного) восприятия наблюдаемого пространства, так и уменьшить. Для количественной оценки этого эффекта введено понятие пластики. Пластика (Р) — численная величина, характеризующая возрастание (убывание) эффекта стереоскопического восприятия пространства при наблюдении в бинокль по сравнению с наблюдением невооруженным глазом и определяется по формуле где Г — увеличение бинокля, Р1 — удельная пластика, равная отношению расстояния между оптическими осями объектива к расстоянию между оптическими осями окуляров. Отсюда следует, что способность видеть объемно и оценивать расстояния до различных предметов на основании зрительного ощущения тем больше, чем больше увеличение бинокля и отношение расстояний между центрами объективов и окуляров. Будьте внимательны — в сети Интернет много подделок легендарной продукции «КОМЗ» / “KOMZ”. выбор бинокля: основные параметры и харатеристики биноклейКратность (Magnification) — показывает во сколько раз оптическая система бинокля увеличивает наблюдаемый объект. Бинокли с высокой кратностью увеличения (от 12 и выше) рекомендуется использовать со штативом, так как при наблюдении «с рук» из-за естественных колебаний рук наблюдателя очень трудно удерживать объект в поле зрения. Оптимальной для стандартных полевых и морских биноклей считается кратность 7x–10х. Кратность 4x–6х характерна для компактных и сверхкомпактных биноклей. Объектив (Objective Lens ) — диаметр внешней линзы объектива в миллиметрах. Диаметр выходного зрачка (Exit Pupil) — это диаметр выходящего светового пучка бинокля в миллиметрах. Для вычисления этого параметра нужно разделить диаметр внешней линзы объектива на кратность бинокля. Полученная характеристика соотносится со светосилой бинокля (чем выше светосила, тем лучше видны наблюдаемые предметы в условиях пониженного освещения). При значении ДВЗ от 3 до 4,5 мм — бинокль средней светосилы, рассчитан на использование в условиях хорошей освещенности. Значение от 4,5 до 6 мм — характеризует бинокль как светосильный, возможно его использование в сумерках. Значение от 6 до 7 мм — высокосветосильные бинокли, позволяющие вести наблюдение в условиях очень низкой освещенности. Поле зрения — угловое расстояние между двумя крайними точками изображения, видимого наблюдателю. Поле зрения окуляра представляет собой угол, под которым наблюдатель видит апертуру полевой линзы, ограниченную либо оправой, либо диафрагмой. От величины поля зрения окуляра зависит истинное поле зрения телескопа. Поле зрения телескопа определяется делением поля зрения окуляра на увеличение телескопа, получаемое с этим окуляром. Например, для окуляра с полем зрения 50 градусов при увеличении 30x поле зрения телескопа составит 1,7°. Полевая линза — передняя линза окуляра, на которую падает свет, собранный объективом. Разрешение (разрешающая способность) — характеристика наблюдательного прибора, которая определяет его возможности различать мелкие детали и получать четкое и резкое изображение наблюдаемых объектов. Необходимо проверить, что он не ухудшает разрешающую способность глаз в 60″. Просветляющее покрытие (Antireflecting coating, Antireflecting lens coating) — специальное покрытие оптических элементов прибора для получения более четкого и контрастного изображения с улучшенной цветопередачей. Линза без покрытия пропускает не весь световой поток, отражая примерно 4% светового потока. Учитывая, что в оптической системе бинокля несколько элементов, потери в световом потоке могут быть значительными. Бинокль, состоящий из 6 непросветленных элементов с 12 отражающими поверхностями, может терять до 50% светового потока, а многослойное просветление снизит эти потери до 2%. Варианты покрытий: Fully Multi-Coated lenses (FMC) — многослойное просветляющее покрытие всех оптических элементов, Fully Сoated lenses (FC) — однослойное просветляющее покрытие оптических элементов. Yukon 16×50: | ||||||
- http://astro-talks.ru/forum/viewtopic.php?t=47
- http://www.komz-shop.ru/articles/show/19
- http://dphq.livejournal.com/573810.html