1.2 Оборачивающая система

Назначение оборачивающей системы: повернуть на 180° вокруг оптической оси изображение, даваемое объективом. В результате двойного обращения, даваемого объективом и затем оборачивающей системой, изображение поворачивается на 360° и располагается в пространстве так же, как мы видим предметы невооруженным глазом, т. е. в прямом виде. Нетрудно сообразить, что при четном числе обращений будут получаться прямые изображения, при нечетном — обращенные, т. е. перевернутые. Дополнительные обращения изображения выполняются различными способами.

В военных приборах среднего увеличения (6—8^х), где одновременно с прямым изображением необходимо сократить длину прибора, как, например, в биноклях, стали применять призменные оборачивающие системы. Рассмотрим некоторые из этих систем.

Оборачивающая система Порро I рода состоит из двух прямоугольных призм с острыми углами 45°. Призмы устанавливаются так, что ребра прямых углов взаимно перпендикулярны, а грани гипотенузы обращены друг к другу.

Рис. 3 — Ход луча в призмах

На рис. 3, а показан ход лучей в призмах. Вертикальное направление обозначено стрелкой I и горизонтальное—стрелкой II. После двух отражений в первой призме вертикальная стрелка стала острием вниз, т. е. повернулась на 180° вокруг оптической оси, горизонтальная стрелка II сохранила свое направление. Вторая призма поворачивает на 180° вторую стрелку (II), сохраняя направление первой стрелки, уже повернутой первой призмой.

В результате четырех отражений действительное изображение претерпевает полное обращение, т. е. оказывается повернутым вокруг оптической оси на 180°.

Пучки лучей, вышедшие из призм, смещены вниз и влево, но параллельны своему первоначальному направлению; ось окуляра поэтому также смещена вниз и влево, но параллельна оптической оси объектива.

Оборачивающая система Порро I рода применяется в самом распространенном военном оптическом приборе — бинокле. Система Порро Ⅱ рода состоит из трех прямоугольных призм, — двух малых и одной большой. Ход луча в призмах показан на рис. 3, б. Если все три призмы склеены в одну сложную призму, то вошедшие пучки лучей выходят смещенными только вбок. Отделением призмы 1 или 3 можно сместить в вертикальной плоскости ось объектива или окуляра, чем пользуются в некоторых конструкциях визиров. В системе Порро Ⅱ рода пучки лучей, как видно из рис. 3, б, дают по выходе из призм действительное обращенное изображение, т. е. повернутое вокруг оптической оси на 180°.

а) б)

Рис. 4 — Оборачивающие призмы с крышей

Большое распространение имеют так называемые крышеобразные призмы, характерной особенностью которых является наличие «крыши», образуемой двумя гранями под углом 90°. На рис. 4а представлена крышеобразная призма прямого зрения. Луч, прошедший через призму, сохраняет свое прежнее направление, вследствие чего призма и получила название призмы прямого зрения. На грань 1 пучок лучей, идущий параллельно оптической оси, падает под углом 45°. Призма дает полное обращение изображения, как это видно из рис. 4а по расположению стрелок I и II. 1 и 4 — входная и выходная грани призмы, 2 и 3 — грани крыши.

Крышеобразная призма прямого зрения развертывается в наклонную плоскопараллельную пластинку, которая в сходящихся пучках дает астигматизм на оси, вследствие этого призму применяют только в параллельных пучках, т. е. перед объективами зрительных труб. Вследствие большой длины призмы и невозможности использования ее в сходящихся пучках лучей, призма прямого зрения редко применяется в зрительных трубах военных приборов. Плоскость, проходящая через ребро крыши О_х О/ и оптическую ось 00', называется плоскостью главного сечения.

Та же крышеобразная призма может быть использована для отклонения оптической оси и пучков лучей на 90° от своего первоначального направления в плоскости главного сечения, если ось падающих пучков направлена перпендикулярно к первой грани, т. е. по направлению нормали Н. В этом случае призма также дает обращенное изображение, но, как и прямоугольная призма, оптически развертывается в плоскопараллельную пластинку с гранями, перпендикулярными к оптической оси, вследствие чего применение ее возможно как в параллельных, так и в сходящихся пучках.

В таком виде крышеобразная призма получила очень широкое применение в различных монокулярах, панорамических прицелах и разнообразных зрительных трубах.

На рис. 4б показан ход лучей в крышеобразной призме с углом отклонения 90°; геометрически призма представляет четырехгранник (тетраэдр). На рисунке показано положение крышеобразной призмы в монокуляре между объективом 7 и стеклянной пластинкой с крестовиной. Стрелками схематически показано обращение изображения после объектива и после призмы. По выходе из объектива 1 лучи падают на грань я, отражаются далее от граней крыши б и в и выходят через грань г, направляясь далее к пластинке с крестовиной 3 и окуляру; грани а, б, в, г ограничивают четырехгранник (тетраэдр).

В прицельных трубках для пулеметов и мелкокалиберных орудий, стреляющих прямой наводкой, применяются призмы, изображенные в разрезе на рис. 5а и 56.

В призме, изображенной на рис. 5а, лучи, прошедшие через первую грань, последовательно отражаются на гранях 2, 3, гранях крыши 4 и выходят через грань 5 параллельно первоначальному направлению. Верхняя часть призмы представляет часть равноугольной (60°) призмы

а) б)

Рис. 5 –– Призма Шмидта

На рис. 5б представлен разрез призмы Шмидта дающей обращенное изображение. Лучи выходят из призмы, отклоненные на 45° от первоначального направления; а, б, а\ б'—грани крыши. Призма обладает большой длиной хода лучей в стекле, что представляет удобство для сокращения длины приборов.

В дальномерах и других специальных военных приборах применяются более сложные призмы, имеющие целью не только давать обращенное изображение, но изменять направление оптической оси, а в некоторых случаях разделять поля зрения. Оборачивание изображения выполняется иногда несколькими призмами, размещенными по конструктивным соображениям в различных местах прибора как, например, в панораме и стереотрубе