Оптическая схема трубы с линзовой оборачивающей системой. 1-объектив; 2, 3 - линзы оборачивающей системы; 4 - окуляр

1.2.Увеличение и разрешающая способность телескопической системы

Рассмотрим основные характеристики телескопических систем.

Видимое увеличение телескопической системы можно выразить через отношение фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра:

Если видимое увеличение положительное ( ), то изображение прямое. Если видимое увеличение отрицательное ( ), то изображение перевернутое. Увеличение измеряется в кратах, то есть в разах. Увеличение телескопических систем может быть от   для подзорных труб или биноклей до нескольких сотен и тысяч для астрономических телескопов.

Угловое поле зрения телескопической системы зависит от углового поля окуляра и видимого увеличения:

Угловое поле окуляра обычно находится в пределах 50 - 70°, видимое увеличение большинства телескопических систем не превышает  , поэтому угловое поле телескопических систем не превышает 10°.

Диаметр выходного зрачка определяется зрачком глаза:

При наблюдении объектов через телескопический прибор глаз должен располагаться в плоскости выходного зрачка, тогда весь свет, входящий в объектив под разными углами к оси, попадет в глаз. Телескопические системы, предназначенные для наблюдений в дневное время, должны иметь выходные зрачки 2-5 мм, а в сумеречное время 5-7 мм.

Диаметры входного и выходного зрачков телескопической системы связаны между собой через видимое увеличение:

.

Разрешающая способность зрительной трубы оценивается по формуле:

Например, при V = 20x ψ = 3″; под таким углом виден предмет размером 5 см на расстоянии 3.3 км; человеческий глаз может видеть этот предмет на расстоянии всего 170 м.

1.3 Объективы и окуляры зрительных труб.

Фокусировка окуляров.

Телескопическая система настраивается и отслеживается непосредственно при помощи глаза наблюдателя, а значит система визуальная. Поэтому, для того чтобы глаз наблюдателя не утомлялся и работал без аккомодаций, создаваемое телескопической системой изображение предмета должно находится в бесконечности. Следовательно, пучки лучей в пространстве изображений должны быть параллельными, а апертурный угол в пространстве изображений равен нулю.

Основными оптическими характеристиками телескопической системы являются видимое увеличение , диаметр входного зрачка D`, угловое поле 2 . К дополнительным характеристикам относят разрешающую способность, длину системы по оптической оси и положение выходного зрачка. Телескопическая система, как минимум, должна состоять из двух компонентов, первый из которых, обращенный к рассматриваемым объектам, называется объективом, а второй, обращенный к глазу наблюдателя, - окуляром.

Объектив - часть оптической системы, обращенный в пространство предметов и образующий действительное изображение. Требуемое качество изображения определяется разрешающей способностью объектива, состоянием абберационной корректности и рядом других факторов, обеспечивающих выбор марки стекол и подбором радиуса кривизны его линз. Чем выше требуемое качество изображения, тем ниже относительное поле объектива.

Окуляр - часть оптической системы, обращенный к глазу наблюдателя и образующий действительное изображение. Большинство окуляров - положительны, т.е. собирают проходящие через них пучки лучей света. Оптические свойства окуляра характеризуются: фокусным расстоянием f' и угловым оптическим увеличением Г' - отношением тангенса угла, под которым видно мнимое изображение в окуляр, к тангенсу угла, под которым глаз без окуляра видел бы на экране или фотослое промежуточное изображение.

В телескопической системе выделяют три основные схемы хода лучей, используемых в современных оптических приборах.

Двухлинзовый объектив был рассмотрен выше без учета подложек ДЛ, которые обязательны в схеме. Покажем, что введение плоскопараллельных подложек принципиально не изменяет аберрационных характеристик объектива, хотя и существенно влияет на расчет конструктивных параметров системы.

Двухлинзовый объектив с четырьмя сферическими поверхностями дает примерно такое же качество изображения, как и рассмотренная выше простая линза с одной асферической ( эллипсоидальной) и одной сферической поверхностью; его пропускание, вследствие потерь на отражение, примерно на 10 % ниже, чем у простой линзы.

При изготовлении двухлинзового объектива фотокамеры конструктор использовал рассеивающую линзу о фокусным расстоянием Д5 см, поместив ее на расстоянии / 45 см от пленки. Где необходимо поместить собирающую линзу с фокусным расстоянием / 28 см, чтобы на пленке получалось резкое изображение удаленных предметов.