73. Основные сведения об объективах и окулярах телескопических систем

Основными характеристиками объективов телескопических систем являются фокусное расстояние относительное отверстие и угловое поле

Как отмечено в угловые поля объективов большинства телескопических и особенно визуальных систем ограничиваются значениями При таких угловых полях аберрации узких наклонных пучков лучей (астигматизм, кривизну, дисторсию) можно не исправлять. Хорошее качество изображения достигается при исправлении хроматизма, сферической аберрации и комы, что позволяет применять объективы достаточно простой конструкции.

Наиболее распространенным и простым объективом телескопической системы является двухлинзовый, в котором одна из линз положительная, а вторая — отрицательная, причем линзы могут быть как склеенные, так и несклеенные.

Двухлинзовые склеенные объективы (рис. 169) применяются в двух комбинациях: «крон впереди», когда к предметам обращена положительная линза 1, изготовленная из крона, или «флинт впереди», когда к предметам обращена отрицательная линза 2 из флинта. Кроновые стекла более устойчивы к атмосферным и механическим воздействиям. При угловых полях и относительных отверстиях двухлинзовые склеенные объективы обеспечивают высокое качество изображения и применяются в астрономических приборах и в приборах для проверки качества других оптических систем.

Практика показывает, что двухлинзовые склеенные объективы дают хорошее качество изображения (продольная сферическая аберрация не более фокусного расстояния) при относительных отверстиях, не превышающих и угловых полях причем фокусное расстояние в зависимости от относительного отверстия не должно превышать следующих значений:

Если в зрительной трубе аберрации окуляра или других компонентов частично компенсируют аберрации объектива, то характеристики объектива могут быть увеличены по относительному отверстию до и по угловому полю до при конструкции «крон впереди» и до 15° — при «флинт впереди».

Вторичный спектр двухлинзовых ахроматов составляет примерно поэтому при больших видимых увеличениях в длиннофокусных объективах эта аберрация вызывает заметное ухудшение качества изображения и требует применения объективов-апохроматов.

Рис. 169. Типы двух линзовых склеенных объективов: а — кров впереди; б - флинт впереди

Рис. 170. Двухлинзовый несклеенный объектив

Рис. 171. Трехлинзовый объектив

Входной зрачок объектива часто совмещен с оправой или вынесен вперед на расстояние до Так как глаз наблюдателя не замечает падения освещенности изображения на 50%, то ширину наклонного пучка в визуальных телескопических системах можно уменьшить до При этом уменьшаются размеры последующих компонентов.

Если диаметры двухлинзовых объективов превышают то линзы не склеивают.

Двухлинзовый несклеенный объектив (рис. 170) за счет изменения расстояния между линзами имеет несколько большие возможности по сравнению с возможностями склеенных объективов по улучшению качества изображения и получению заданного значения фокусного расстояния. Следует помнить, что в несклеенном объективе больше потери на отражение, выше вероятность появления паразитных бликов и при их сборке и центрировке возникают значительные трудности.

Трехлинзовый объектив, состоящий из отдельной линзы и склеенной пары (рис. 171), широко применяется в геодезических инструментах и позволяет благодаря уменьшению вторичного спектра повысить значение относительного отверстия до

Если зрительная труба имеет небольшое увеличение, то угловое поле может быть значительно увеличено и объектив будет уже широкоугольным. Иногда в качестве такого объектива применяют окуляры с большим фокусным расстоянием. Входной зрачок у таких объективов всегда вынесен вперед.

Дальнейшее увеличение поля и относительного отверстия достигается за счет увеличения числа линз, а также путем введения несферических поверхностей и использования стекол новых марок.

Возможность исключения хроматических аберраций при одновременном уменьшении габаритных размеров и массы системы обеспечивается применением зеркальных и зеркально-линзовых объективов. 4

Основными характеристиками окуляра являются фокусное расстояние которым связано видимое увеличение окуляра угловое поле в пространстве изображений и

диаметр выходного зрачка. Положение выходного зрачка окуляра косвенно связано с задним фокальным отрезком и определяется расстоянием а положение плоскости полевой диафрагмы — с передним фокальным отрезком значение которого определяет возможность размещения сетки и перемещения окуляра при его фокусировке для аметропического глаза.

Угловое поле окуляров в раз больше угловых полей объективов, поэтому при исправлении аберраций окуляров основное внимание обращают на полевые аберрации. Аберрации окуляра рассчитывают в обратном ходе из бесконечности, т. е. со стороны глаза, и оценивают в передней фокальной плоскости. Фокусное расстояние окуляров обычно кратно 5 и может иметь значение в диапазоне При отрезок определяющий положение выходного зрачка, с которым должен быть совмещен зрачок глаза наблюдателя, будет слишком мал и не позволит выполнить условие совмещения. При значительном увеличении возрастают диаметры линз окуляра, что влечет за собой увеличение габаритных размеров прибора. Наибольшее распространение имеют окуляры с фокусным расстоянием

Простейшим окуляром может служить одиночная линза. Вместе с ней применяется коллективная линза, которую считают входящей в систему окуляра. Так появились двухкомпонентные окуляры. Коллективная линза в этих случаях несколько смещена в сторону от передней фокальнбй плоскости окуляра, во-первых, для того, чтобы разместить сетку, и, во-вторых, для того, чтобы устранить влияние дефектов, например пузырьков в массе стекла и царапин, на рассматриваемое изображение.

В принципе и микроскопы, и телескопические системы могут иметь одинаковые окуляры.

Схемы наиболее распространенных окуляров показаны на рис. 172.

Окуляр Рождена (рис. 172, а) состоит из двух обычно одинаковых плосковыпуклых линз, обращенных выпуклостями друг к другу. Угловое поле изменяется от 30 до 40°. Фокальные отрезки общая длина Качество изображения невысокое, так как простая конструкция окуляра не позволяет полностью исправить хроматические и монохроматические аберрации. Применяется главным образом в приборах с малыми выходными зрачками, например в геодезических и астрономических приборах.

Окуляр Кельнера (рис; 172, 6) состоит из одиночной коллективной линзы и двухлинзового глазного компонента. Угловое поле окуляра 40 ... 50°. Фокальные отрезки

Общая длина окуляра Качество изображения лучше, чем качество изображения окуляра Рамсдена. Окуляр Кельнера — это наиболее распространенный тип окуляра.

Рис. 172, Окуляры: а — Рамсдеяа; б - Кельнера; в — симметричный; г - с удаленным зрачком; д - Эрфле; е - ортоскопнческнй; ж - широкоугольный; з — отрицательный

Симметричный окуляр (рис. 172, в) имеет две пары склеенных линз, обращенных флинтами наружу, обеспечивающих хорошую коррекцию аберраций при малом воздушном промежутке. Угловое поле Фокальные отрезки и суммарная толщина примерно одинаковы; что позволяет

иметь большее удаление выходного зрачка, чем в окуляре Кельнера.

У окуляра с удаленным зрачком (рис. 172, г) расстояние от последней поверхности до выходного зрачка что определяется наличием первой отрицательной линзы. Угловое поле окуляра фокальные отрезки

Исправление аберраций достаточно хорошее.

Окуляр Эрфле (рис. 172, д) состоит из пяти линз имеет угловое поле Общая длина фокальные отрезки:

Ортоскопический окуляр (рис. 172, е) имеет меньшую по сравнению с другими окулярами дисторсию а в других окулярах до поэтому находит применение в телескопических системах с сеткой по всему полю, угловой размер которого Общая длина фокальные отрезки: что позволяет иметь большое удаление выходного зрачка. Первый компонент состоит из трех склеенных линз, что вызывает трудности при его изготовлении.

Широкоугольный окуляр (рис. 172, ж) имеет угловое поле до 90° и состоит из семи линз. Дополнительный отрицательный

коллектив, устанавливаемый до полевой диафрагмы, позволяет исправить кривизну изображения. Задний фокальный отрезок передний Общая длина

Отрицательный окуляр (рис. 172, з) состоит из одной или двух сменных линз и применяется в зрительных трубах Галилея. Угловое поле Удаление выходного зрачка определяется положением зрачка глаза наблюдателя.