78. Расчет призменного монокуляра

Призменным монокуляром называется оптический прибор, представляющий собой простую зрительную трубу Кеплера с призмой или системой призм для перевертывания изображения, благодаря чему прибор, дает прямое изображение. Кроме того, введение призм в оптическую схему монокуляра позволяет получить заданный угол отклонения (угол между оптическими осями объектива и окуляра), обеспечивающий удобное положение головы наблюдателя и компенсацию вращения изображения. Если

Рис. 180. Схемы призмеииых монокуляров

в монокуляре применяется одиночная призма, то для получения прямого изображения в приборе она должна иметь крышу. Схемы некоторых призменных монокуляров приведены на рис. 180.

Монокуляр с призмой Шмндта (рис. 180, а) имеет угловое поле не более 8° и угол отклонения 45° между визирной осью (оптической осью в пространстве предметов) и оптической осью окуляра. Монокуляр с призмой Аббе (рис. 180, б) иногда используют для изготовления призматических биноклей. Призма Пехана (рис. 180, в) позволяет получить компактную вдоль осн систему благодаря большой длине хода луча внутри призмы. Если бинокулярный прибор, состоящий из монокуляров, должен иметь повышенную пластичность и компактность, следует применять призму Лемана (рис. 180, г). На рис. 180, д, е показаны монокуляры с прнзменнымн системами Малафеева (соответственно 1-го и 2-го рода). Эти системы известны в некоторых странах, как системы Порро. Особенностью этих систем является то, что оптические осн объектива и окуляра не лежат в одной плоскости.

На рис. 180, ж приведена оптическая схема одного монокуляра стереотрубы: 1 — защитное стекло; 2 — головная призма; 3 — объектив, 4 — башмачная призма с крышей; 5 — клнн; 6 — сетка; 7 — окуляр. Особенностью этой схемы призменной зрительной трубы является пернскопичность, которая оценивается расстоянием между оптическими осями объектива и окуляра.

Оптическая схема артиллерийской панорамы, обеспечивающей пернскопичность и возможность кругового обзора при неподвижном окуляре, приведена на рис. 180, з. Головная призма 1 имеет возможность вращаться вокруг вертикальной осн, а для компенсации поворота изображения призма Дове 2 вращается вокруг

этой же оси на угол в 2 раза меньший угла поворота головной призмы.

Габаритный расчет призменного монокуляра подобен габаритному расчету простой трубы. Отличием является определение размеров призм. Для удобства расчета оптическую схему монокуляра разворачивают по горизонтальной оси, заменяют призму эквивалентной плоскопараллельной пластиной, редуцированной к воздуху. Призмы размещаются как в параллельном ходе лучей, например, перед объективом (см. рис. 180, ж), так и в сходящихся пучках лучей за объективом (см. рис. 180, а-е). Для призм, расположенных в сходящихся пучках лучей, учитывается вызываемое ими удлинение хода луча. На значение этого удлинения увеличивается в реальной системе расстояние между поверхностями того пространства, в котором размещаются призмы. Расчет призм состоит в определении диаметра светового пучка лучей, который она должна пропустить, и места расположения призмы между объективом и окуляром. Все остальные размеры отражательных призм даны в нормалях и справочниках для пучка лучей круглого сечения и наибольшим диаметром

Габаритный расчет отражательной призмы, расположенной в параллельном пучке, приведен в п. 29. Рассмотрим габаритный расчет призмы, расположенной за объективом. Для определения размера призмы на рис. 181 показан ход лучей после объектива. Как видно на рис. 181, а, диаметр на входной грани призмы может определяться ходом внеосевого луча 2 или ходом осевого луча рис. 181, б), а наибольший световой диаметр выходной грани определяется лучом 2. Расстояние от последней поверхности призмы до фокальной плоскости объектива выбирают таким, чтобы размеры призмы были минимальными, а допуск на изготовление крыши у призмы был шире. Оба эти условия выполняются при размещении призмы в непосредственной близости от фокальной плоскости. Однако размещать заднюю грань слишком близко к фокальной плоскости не следует, так

Рис. 181. Призма в сходящемся ходе лучен

как все дефекты стекла (пузыри, камни, мелкие царапины и пылинки) будут резко видны в поле окуляра и будут мешать наблюдению. В то же время удалению призмы от фокальной плоскости пропорционально двоение изображения вследствие погрешностей в изготовлении угла крыши призмы. Поэтому оптимальным положением призмы будет такое, при котором ее последняя поверхность размещается перед фокальной плоскостью окуляра так, что изображение поверхности после окуляра получается вне пределов аккомодации глаза наблюдателя. Этому соответствует разность сходимости за окуляром: дптр. Величины связаны формулой

С помощью рис. 181 можно вывести следующие расчетные формулы:

или

где — диаметр входного зрачка;

Отношение и если то наибольший размер имеет входная поверхность призмы. Ее размер рассчитывают по формулам (355) или (357). Если то всегда меньше нуля и наибольший размер имеет выходная поверхность призмы. Этот размер определяют по формуле (356).

К найденному наибольшему световому размеру прибавляют припуск на оправу и находят все остальные размеры призмы. Следует отметить, что диаметр диафрагмы ограничивает ход верхней части наклонного пучка, а нижняя часть этого пучка ограничивается оправами линз окуляра.