2.2 Линзовая оборачивающая система

Дальнейшим улучшением зрительной трубы было введение так называемой оборачивающей системы. Такая система зрительных труб сложнее галилеевой системы, но зато она дает прямое изображение и одновременно возможность установки крестовин, сеток и шкал, необходимых для использования трубы в качестве прицельного или измерительного прибора.

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 апризматических биноклях между объективом и окуляром помещается оборачивающая система из одной или двух линз, повторно переворачивающая изображение. Центральный луч в каждой трубе идёт по прямой линии, без излома. Расстояние между центрами объективов равно расстоянию между центрами окуляров (то есть расстоянию между зрачками). Поэтому невозможно применение объективов диаметром больше 65 мм. Но главным недостатком таких биноклей является большая длина.

Рис. 7— Оборачивающая система

Оборачивающая система характеризуется удлинением оптической системы L, равным L=-a+a', и линейным увеличением V, равным V = a? /a.

Однолинзовая оборачивающая система применяется в простейших случаях, когда требуется оборачивание действительного изображения с увеличением, близким к единице.

Оборачивающую систему выполняют в виде сложной линзы, склеенной из двух или трех простых линз. Недостатком однолинзовой системы является трудность юстировки и невозможность обеспечить заданное изменение увеличения вследствие нарушения параметров при изготовлении.

Двух линзовая оборачивающая система состоит из двух склеенных линз. Она наиболее распространена, чем однолинзовая, т. к. позволяет значительно лучше исправить аберрации всей трубы. Для облегчения сборки и юстировки между линзами предусматривают параллельный ход лучей, т. к. в этом случае расстояние между линзами не влияет на ее увеличение.

Рис. 8— Оптическая схема Кеплера с оборачивающей линзовой системой

Удлинение всей системы в этом случае будет L = f'₁ + d + f'₂ , где f'₁ и f'₂ - фокусные расстояния 1 и 2 линз соответственно, d - расстояние между линзами.

Увеличение оборачивающей системы V = f''₁/ f'₂.

Видимое увеличение всей телескопической системы:

Где, f'_об, f'_ок – фокусные расстояния объектива и окуляра,

  V_об -линейное увеличение объектива.

Если удлинение большое, то оборачивающая система ведет к увеличению диаметра трубы ОП. Для устранения этого недостатка в систему устанавливают коллектив. Коллектив устанавливается за объективом в плоскости действительного изображения или вблизи ее, в этом случае коллектив представляет из себя простую положительную линзу и не влияет на характеристики всей системы, т. к. он не изменяет сходимости пучков лучей, а только пригибает их к оси благодаря чему появляется возможность уменьшения диаметра последующей за коллективом оптической системы.

Линзовые оборачивающие системе применяются в телескопических системах, если необходимо иметь большую длину трубы. Такая необходимость возникает в перископах, где часто устанавливают несколько оборачивающих систем (нечетное число). Кроме того, двух линзовая оборачивающая система с параллельным ходом лучей позволяет изменять длину оптической системы. Недостаток ее — некоторое увеличение аберраций в пучках для точки вне оси, а именно кривизны изображения и астигматизма.