2. Назначение и базовые схемы. 2. 1 оптическая схема кеплера

2. НАЗНАЧЕНИЕ И БАЗОВЫЕ СХЕМЫ

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.

2. 1 Оптическая схема Кеплера

Основой конструкции наиболее распространенного типа современных биноклей является «труба Кеплера» или «астрономическая» — 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.

Недостатки трубы Галилея отсутствуют в зрительной трубе Кеплера, схематический чертеж которой показан на рисунке 6. Объектив I и окуляр II отмечены их главными плоскостями. Зрительная труба Кеплера характеризуется тем, что объектив и окуляр её – положительные системы. Луч AD₁ параллельный оптической оси в пространстве предметов, после преломления в объективе проходит через задний фокус  объектива и через совпадающий с ним передний фокус  окуляра. После выхода из окуляра луч D₂A` снова параллелен оптической оси.

Рис. 6– Схематический чертеж трубы Кеплера

Отрицательное видимое увеличение свидетельствует о том, что изображение перевернуто (как сверху вниз, так и справа налево). Это обстоятельство является существенным недостатком трубы Кеплера. В астрономических и геодезических инструментах с этим недостатком можно мириться. На геодезических рейках оцифровка делается в перевернутом виде. Но во многих случаях, например, и приборах военного назначения, перевернутое изображение совершенно недопустимо. В таких случаях приходится вводить в зрительную трубу Кеплера специальные призменные или линзовые оборачивающие системы. Следует заметить, что при положительных объективе и окуляре расстояние d между компонентами трубы Кеплера арифметически равно сумме фокусных расстояний компонентов, а не их разности, как в трубе Галилея. Вследствие этого труба Кеплера при равных основных параметрах длиннее трубы Галилея.

Перевернутое изображение и увеличенная длина трубы Кеплера – это ее недостатки. Но она обладает и важными преимуществами. Первым преимуществом является то, что в задней фокальной плоскости объектива возникает действительное изображение далекого предмета. В этой плоскости можно поместить полевую диафрагму (ПД) и полностью устранить затенение. В той же плоскости можно поместить пластинку с перекрестьем или иной маркой (так называемую сетку). Благодаря этому зрительная труба Кеплера может быть наведена на любую точку предмета, что позволяет осуществить различные угломерные оптические приборы и прицелы.

В отличие от трубы Галилея, отверстие объектива не служит входным люком, ограничивающим поле зрения зрительной трубы. Поле зрения ограничивается здесь полевой диафрагмой ПД. Имеющаяся в зрительной трубе Кеплера практическая возможность получения сравнительно больших углов поля зрения бесспорно является ее важнейшим преимуществом.