Зрительная труба Советский патент 1928 года по МПК G02B13/06 G02B23/02 

Предлагаемая зрительная труба снабжена простой входной отражающей призмой, которая, для получения возможности наблюдать во всех направлениях по плоскости главного сечения призмы, вращается вокруг своей вертикальной оси. В зрительных трубах этого рода закрывание входного отверстия производилось обычно помощью плоской параллельной стеклянной пластинки, но такая пластинка, если вхождение лучей в трубу должно производиться под довольно большим углом, например, градусов в 90, должна иметь значительные размеры. Большие размеры такой плоской пластинки в некоторых случаях являются недостатком, когда (напр., перископы подводных лодок) приходится особенно заботиться о том, чтобы конец трубы с обективом, головка ее, была бы, по возможности незначительной по размерам. Согласно предлагаемому изобретению входное отверстие покрывается для устранения этого недостатка стеклянным колпаком, состоящим из двух концентрических сферических поверхностей, общий центр которых находится на оптической оси трубы, при чем для компенсирования свойственной этому стеклянному колпаку .способности рассеивания между колпаком и входной призмой помещается- собирательная линза, которая может вращаться около оси, перпендикулярной к плоскости главного сечения и проходящей через общий центр указанных сферических поверхностей и которая связана со входной призмой.

Кроме рассеивающего действия сферического колпака, совместное действие сферического покрывающего колпака со входной призмой

оказывает дальнейшие вредные влияния, которые особенно дурно проявляются при больших увеличениях трубу и при наблюдении в трубу в направлениях, при которых призма отклоняется на значительный угол от того направления, в которых она отклоняет осевой луч пучка на 90°. В дальнейшем указано, каким образом можно использовать предлагаемую зрительную трубу при указанных неблагоприятных условиях и что должно быть сделано (кроме установки, компенсирующей рассеивание стеклянного колпака собирающей линзы) для предупреждения вредного влияния при передаче изображений трубою.

На фиг. 1 и 2 чертежа поясняется каким образом получаются ошибки вследствие совместного действия покрывающего колпака и входной призмы и каким образом можно устранить этот недостаток согласно предлагаемому изобретению. На фиг. 3-8 чертежа изображена предлагаемая зрительная труба и ее видоизменение.

На фиг. 1 и 2 показана призма, которая может служить входной призмой для подзорной трубы, у которой направление наблюдения может изменяться вращением призмы около оси, перпендикулярной к плоскости главного сечения призмы. Ось частей оптической системы зрительной трубы, расположенных сзади призмы, обозначена У - У. На фиг. 1 призма имеет такое положение, при котором входящий справа, входящий в точке А оси У - У, луч X- X, составляющий с линией У- У угол в 90°, отклоняется зеркальной поверхностью на 90° от своего первоначального направления и при выходе из призмы совпадает с осью У-У. Для того, чтобы луч X-X проходил симметрично через призму, последней придается, кроме того, еще такое положение, при

котором центр ее зеркальной поверхности совпадает с точкой А. На фиг. 2 призма показана в положении, в котором она, относительно положения на фиг. 1, повернута на определенный угол, при чем обозначенный пунктиром треугольник 2 показывает положение призмы, которое она принимает, если вращение происходит около оси, которая, как обычно, проходит через середину ее отрицательной поверхности, а следовательно, и через точку А. В этом положении призмы луч, входящий в точке А и выходящий из призмы параллельно оси У- У, идет по направлению X-Х. Таким образом при выходе из |призмы он уже не совпадает с осью У-У. Для того, чтобы он шел параллельно ей, призме, кроме вращения около упомянутой оси, надо придать некоторое линейное перемещение (по чертежу влево) в направлении к задней стороне зеркальной поверхности (эта поверхность остается параллельной самой себе)-например так, чтобы призма приняла положение треугольника 2. Величина этого перемещения зависит при простой отражательной призме от формы и размеров призмы, а также от величины коэффициента ее преломления. Для того, чтобы луч Х-Х всегда проходил симметрично через призму, необходимо чтобы центр зеркальной поверхности перемещался по кривой, близкой к архимедовой спирали. Движение призмы, при котором указанный центр с достаточным приближением перемещается по части практически применимой кривой, можно получить при вращении призмы около оси, которая имеет некоторое конечное расстояние от обычной оси вращения, при условии, чтобы это расстояние было выбрано правильно.

На основании вышеприведенного можно определить надлежащее положение оси вращения призмы. В примере, показанном на фиг. 1 и 2, эта ось вращения должна проходить через точку В, если положение призмы, согласно фиг. 1 и 2, является ее крайними

положениями. Если призма является входной призмой подзорной трубы, отверстие которой для входящего света закрыто шаровым колпаком, то точка А должна служить общим центром кривизны ограничивающих поверхностей колпака, чтобы луч, направленный в точку А, всегда встречал колпак в радиальном направлении.

Для того, чтобы устранить вышеприведенную поясненную ошибку параллельного смещения осевого луча после выхода его из призмы предлагается производить вращение входной призмы около оси, которая отклоняется на известное конечное расстояние от оси собирающей линзы, проходящей через центр кривизны шарового колпака.

В некоторых случаях все-таки желательно, чтобы ось вращения призмы совпадала с осью собирающей линзы (вследствие чего получается снова обычное ранее вращение призмы около оси, проходящей через центр ее зеркальной поверхности). . Это рекомендуется особенно тогда, когда к простой отражающей призме желательно присоединить вторую призму так, чтобы система призм образовала так называемую двойную призму. При таком положении оси вращения уже невозможно предупредить параллельное смещение отраженной оптической оси. Однако, несмотря на это, удается еще получить годное изображение, если приняты меры, чтобы получающееся параллельное смещение не имело вредного влияния на получение изображений; это случится если будет скомпенсирована сферическая аберрация стеклянного колпака. Поэтому, в таких случаях устанавливаемую между призмой и стеклянным колпаком собирающую линзу устраивают не только так, чтобы она компенсировала рассеивательное влияние стеклянного колпака, но и вызванную им сферическую аберрацию; для этого применяют сферическую линзу соответственной

кривизны, или применяют линзу, одна из ограничивающих поверхностей которой отклоняется от сферической формы.

Для того, чтобы те пучки лучей (как при устройстве входной призмы и собирающей линзы с двумя разными осями вращения, так и при устройстве обеих их вращающимися около одной общей оси), которые падают в направлении луча, направленного к центру кривизны покрывающего колпака и отраженного параллельно оси расположенных за выходной призмой оптических частей трубы, проходили через собирающую линзу, - рекомендуется связать собирающую линзу с призмой так, чтобы она при вращении призмы вращалась в том же направлении на два раза больший угол.

В первом случае (в котором ось вращения призмы не совпадает с осью вращения собирающей линзы) для получения такой связи собирающей линзы и призмы можно пользоваться парой зубчатых колес, одно из которых имеет внутреннее зацепление и соединено с призмой, а другое колесо, с внешним зацеплением, наглухо связано с собирательной линзой, при чем диаметр начальной окружности второго колеса вдвое меньше диаметра начальной окружности первого колеса.

Известно, что у перископов подводных лодок, у которых входное зеркало может быть вращаемо около вертикальной оси, входное отверстие закрывается стеклянным колпаком в виде одной из концентрических шаровых поверхностей или же в виде цилиндрических поверхностей с одной общей осью. В случае применения цилиндрического покрывающего колпака необходимо для устранения искажения изображения, производимого покрывающим стеклом (и притом одинаковое при всяком положении зеркальной поверхности), между покрывающим стеклом и входной зеркальной поверхностью поместить наглухо соединенную с зеркалом цилиндрическую Линзу.

В предлагаемом изобретении, согласно фиг. 3-8, применяются вертикальные трубы. Одна из них показана на фиг. 3 частью в продольном разрезе и частью в боковом эиде, между тем как фиг. 4 представляет собой поперечный разрез по линии 4-4 фиг. 3 через головку этой трубы; на фиг. 5 изображен боковой вид приспособления для вращения; Для второй трубы показана только головка, а именно: на фиг. 6 - в продольном разрезе, на фиг. 7-в разрезе по линии 7-7 фиг. 6 и на фиг. 8 - боковой вид помещающейся в головке вращающей передачи.

Первая из представленных труб, кожух а, имеет оптическую систему из сферического покрывающего колпака и, собирательной линзы с, простой отражательной прямоугольной призмы d в качестве входной призмы и линзы е, затем из оборачивающей системы линз / / и окуляра g g. Между линзами g g окуляра помещается еще простая отражающая призма g. Собирающая линза с и входная призма d могут быть вращаемы, притом каждая около своей оси, а именно - линза около оси С-С, проходящей через общий центр кривизны ограничивающих покрывающий колпак сферических поверхностей, а призма - около оси D - D. Для их вращения применяется следующее приспособление. Линза с помощью двух плеч с и с надевается на две цилиндрические цапфы h и k , обе оси которых составляют одну прямую, при чем первая из цапф соединена наглухо с опорой i у кожуха а трубы, а вторая может вращаться

в опоре i , также соединенной с кожухом а трубы. Плечо с вращается около цапфы h, плечо с наглухо соединено с цапфой Л. Призма d своей оправой d ложится на две коротких цилиндрических цапфы k vi k так, что она может вращаться; из них одна - k -наглухо соединена с цапфой А, другая - А - с опорой при этом цапфы расположены так, что их общая ось, а именно - ось вращения D-D призмы, находится на таком расстоянии от оси С-С линзы с, проходящей через центр кривизны ограничивающих поверхностей покрывающего колпака Ь, при котором луч, проходящий через линзу в направлении ее оси после отражения его, при всяком положении призмы совпадает с осью оптической системы трубы, находящейся за линзой, с вышеуказанным приближением. Собирающая линза с и призма d связаны между собой помощью пары зубчатых колес, при чем с оправой d призмы d свинчен снабженный внутренним зубчатым ободом сегмент d, с которым сцепляется шестеренка h, наглухо соединенная с цапфой /I, а следовательно и с линзой с. Диаметр начальной окружности последнего колеса равен половине диаметра начальной окружности первого. При вращении в одном направлении с призмой линза описывает угол вдвое больший, чем призма. Для приведения во вращательное движение служит имеющаяся у окулярного конца трубы ручка /, с которой соединен наглухо ролик 1. Бесконечный

шнур I, перекинутый через этот ролик и через ступицу поддерживающего линзу плеча с передает вращение от ручки к системе с, d. Угол, внутри которого может быть изменено направление оси визирования вследствие изменения в положении вращательной системы, равен 90°, при чем ось визирования в одном своем крайнем положении горизонтальна, а в другом вертикальна.

Согласно видоизменения зрительной трубы (фиг. б-8) входная призма образована двумя призмами т.

Между нею и стеклянным колпаком я, покрывающим входное отверстие для света установлена собирающая линза о. Остальные, не показанные здесь части оптической системы, соответствуют частям уже описанной зрительной труб. с обозначениями от е до . В этой видоизмененной трубе входная призма т. и собирательная линза о могут вращаться около общей оси Е - Е, при чем призма т ложится двумя цапфами т и /и на две опоры q

и q, прикрепленные у кожуха р трубы, между тем как собирающая линза может вращаться своими плечами о и о на цапфах /и и т . Здесь также и входная призма и собирающая линзд связаны между собой так, что линза при вращении описывает вдвое больший угол чем призма. Для получения этой связи вокруг цапфы т принадлежащей оправе призмы, вращается зубчатое колесо т , которое сцепляется с одной стороны с закрепленным на опоре д зубчатым сегментом д , а с другой стороны - с (соединенным наглухо плечом о) зубчатым сегментом о . Вращение призме и линзе передается, как и в первом случае, от имеющейся у окулярного конца трубы Сна чертеже непоказанной) ручки, движение которой передается бесконечным шнуром г на вращательное приспособление. Угол, внутри которого может быть изменяемо направление визирования с изменением положения вращательного приспособления, равен 90°, с теми же крайними положениями, как и в первом случае. В виду того, что здесь луч, проходящий через линзу о в направлении ее оси после вращения призмы из показанного положения в другое положение, проходит все остальные части оптической системы трубы, находящиеся за призмой, уже не по направлению оси этой самой системы, необходимо не только, чтобы коэффициент преломления линзы был

таким, при котором компенсировалось бы рассеивающее действие покрывающего колпака, но и чтобы прогиб линзы был таким, при котором компенсировалась бы вызванная колпаком сферическая аберрация.

Предмет патента.

1.Зрительная труба, снабженная входною отражающею призмою, поворотно около оси, перпендикулярной к плоскости главного сечения призмы, характеризующаяся тем, что головная часть трубы вместе с входною призмою прикрыта стеклянным колпаком, который образован двумя концентрическими шаровыми поверхностями, общий центр кривизны которых находится на оптической оси трубы, между каковым стеклянным колпаком и входной призмой помещена компенсирующая собирающая линза, установленная таким образом, чтобы она могла вращаться около оси, перпендикулярной к плоскости главного сечения призмы и проходяшей через общий центр кривизны шаровых поверхностей колпака, при чем вращение ее связано с вращением входной призмы, ось вращения которой находится на некотором расстоянии от оси вращения собирающей линзы.

2.Видоизменение охарактеризованной в п. 1 зрительной трубы, отличающееся тем, что собирательная линза и входная призма .устроены вращающимися около общей оси, перпендикулярной к плоскости главного сечения призмы и проходящей через центр кривизны поверхностей стеклянного колпака, и что линза так рассчитана, чтобы она компенсировала как рассеивающее действие стеклянного колпака, так и вызываемую этим колпаком сферическую абберацию.

3.При охарактеризованной в п.п. 1 и 2 зрительной трубе, с целью сообщения собирающей линзе поворота на угол двое большии угла поворота входной призмы, применение кинематической связи между.ёобиратедьной линзой и входной призмой, состоящей из пары зубчатых колес, одно из которых имеет внутреннее зацепление и закреплено на призме, а другое-снабжено наружным зацеплением, имеет диаметр окружности, равный половине диаметра первого колеса и связано наглухо с собирающей линзой.

wiA. Л4Л.Ъ. iiiii .