Есть ли разница?

[Timur]

Мужики, вчера мы в разговоре с Валерой Корнеевым интересную тему затронули. Он высказал предположение, что призмы в биноклях и других оптических системах, которые изначально являются призматическими, не только не ухудшают качество изображения системы, но и частенько улучшают ее, корректируя недостатки линзовой оптики. Для подтверждения этого вывода Валерий сказал о том, что искатели, сделанные из объективов биноклей дают менее качественное изображение, нежели сами эти бинокли (монокли). То же самое, по его мнению, присутствует в больших телескопах Meade, которые в штатном режиме работают с 90-градусными призмами перед окуляром. Как Вы считаете, может такое быть, или все это "обман зрения"?

[Anonymous]

Нет, это не "обман зрения", это так и есть. Призмы являются неотъемлемой частью оптической системы и участвуют в аберрационном расчете посредством таких параметров, как марка стекла и длина хода луча в призме. Естественно, если после этого удалить призму из системы качество
изображения ухудшится.

В расчете оптики призмы должны участвоыать лишь потому, что их присутствие меняет геометрию оптического прибора. Но как могут оптические элементы с плоскими гранями исправлять ошибки оптики?

Допустим, что это связано с тем, что лучи от краевых зон объектива и от центральных имеют разные искажения фронта, так как прохлдят призмв под разными углами, следовательно, и оптические пути у них различны? Но тогда и простая плоско-параллельная пластинка между объективом и окуляром должна играть точно такую же роль корректора, зачем же возиться с приданием корректору определенной формы? Ведь задача улучшения изображения, по аналогии с биноклем, может быть решена весьма просто.

[Anonymous]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="tahoma, verdana, helvetica, arial cyr">quoteВ расчете оптики призмы должны участвоыать лишь потому, что их присутствие меняет геометрию оптического прибора.
Не совсем так. Плоско-параллельная пластина (или призма, что одно и то же в расчете), работающая в СХОДЯЩЕМСЯ пучке, будет неизбежно менять не только геометрию, но и аберрации. Поэтому при расчете прибора призмы входят в оптическую схему так же, как и линзы. (Плоскопараллельная пластина меняет ТОЛЬКО геометрию, когда она работает исключительно в параллельном пучке, например, перед объективом).

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="tahoma, verdana, helvetica, arial cyr">quoteНо как могут оптические элементы с плоскими гранями исправлять ошибки оптики?
Пластины или призмы не исправляют ошибки объектива, а вносят свои ошибки, которые компенсируются некоторым изменением РТС (радиус\толщина\стекло) компонентов объектива или окуляра прибора. Таким образом, если объектив рассчитан на работу в приборе с призмой, он не будет давать изображения такого же качества в приборе без призмы.
Конечно, все это очень зависит от светосилы и конструктива прибора, так что в некоторых случаях деградация изображения может быть незначительна. Например, мало кого смущает применение призмы вместо вторичного зеркала в ситеме Ньютона. Хотя расчеты показывают, что призма вносит хроматическую аберрацию.

Вадим



Допустим, что это связано с тем, что лучи от краевых зон объектива и от центральных имеют разные искажения фронта, так как прохлдят призмв под разными углами, следовательно, и оптические пути у них различны? Но тогда и простая плоско-параллельная пластинка между объективом и окуляром должна играть точно такую же роль корректора, зачем же возиться с приданием корректору определенной формы? Ведь задача улучшения изображения, по аналогии с биноклем, может быть решена весьма просто.[/B][/QUOTE]

[Fidel]

А что говорит по этому поводу товарищ Zemax?

[Anonymous]

А товарищ Zemax по этому поводу говорит следующее.
Возьмем, для примера, сферическое зеркало с фокусом 1 метр и относительным отверстием 1:10.
Для него поперечная сферическая аберрация в плоскости Гаусса будет:

0.000 0.0000
0.100 -0.0156
0.200 -0.1250
0.300 -0.4219
0.400 -1.0002
0.500 -1.9538
0.600 -3.3767
0.700 -5.3631
0.800 -8.0072
0.900 -11.4036
1.000 -15.6470

В первом столбце даны относительные высоты на зрачке, во втором значения аберрации в мкм.
И теперь тоже самое но после введения в ход лучей призмы из стекла К8 с длиной хода 50 мм.

0.000 0.0000
0.100 -0.0145
0.200 -0.1157
0.300 -0.3905
0.400 -0.9256
0.500 -1.8081
0.600 -3.1248
0.700 -4.9630
0.800 -7.4099
0.900 -10.5529
1.000 -14.4797

т.е. изменение на 1.2 мкм для края зрачка.
При увеличении относительного отверстия до 1:5 это значение увеличивается до 9.3 мкм.

Товарищ Z несколько лукавит. Интересны не сведения об одном типе аберраций, а данные о суммарном кружке рассеяния во всем диапазоне видимого спектра, вернее то, как человек оценит размеры изображений без призм и с призмами. Именно это он и может оценить, глядя в телескоп.

[Fidel]

Не понял, - что говорит товарищ Земах, - в смысле расчета системы с призмами и без оных?

Улучшает или нет?

Придется опять мучить Маколкина...

[Max]

Вряд ли призма может улучшить изображение.
Ухудшить точно может.
Мне непонятно другое: почему не выпускают
серийно астрономические бинокли с
оборачивающей системой из двух плоских
зеркал, без призм вообще?

Максим, в призменной оборачивающей системе используется явление полного внутреннего отражения, когда внутри призмы отражается вся световая энергия. Потери света имеют место и в такой системе: отражение по 4.7 % на каждой из перпендикулярных лучу зрения поверхностях призм (4 раза), да еще потери на поглощение света в стекле (всего теряется процентов 20-25 света). Зато потери эти постоянные во времени, в отличие от случая отражения от зеркальных покрытий, когда со временем покрытие тускнеет и коэффициент отражения падает и приходится менять покрытие. Призменный бинокль в этом случае почти "вечное" устройство, характеристики которого не меняются со временем (если, конечно, не ронять на бетонный пол).

Можно, конечно, для улучшения отражающих способностей зеркал использовать современные зеркальные покрытия с большими коээффициентами отражения и высокой стабильностью, да вот только цена бинокля при этом сильно возрастет. а бинокли - массовая продукция и высокая цена тут нежелательна.

Кроме того, за счет увеличения пути света внутри призм, длина бинокля сокращиется. Можно, конечно, реализовать подобное и на основе зеркал, вот только стабильность во времени таких устройств обеспечить не так просто, как это сделано на призмах. Ведь призма - это монолит стекла и форму свою на разумных интервалах времени она не меняет.

Так что по всему комплексу свойств призмы в биноклях гораздо практичнее зеркал.

Что касается "астрономических биноклей с
оборачивающей системой", так в астрономических биноклях вообще не нужны оборачивающие системы, так как в космосе понятий верх-низ не существует. Именно поэтому оборачивающие системы устанавливают лишь в устройствах, предназначенных для "земных" наблюдений.

[ 10-02-2002: Сообщение редактировал: Anatoly ]

[Anonymous]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="tahoma, verdana, helvetica, arial cyr">quote:</font><HR>Цитата из сообщения Anatoly:
Интересны не сведения об одном типе аберраций, а данные о суммарном кружке рассеяния во всем диапазоне видимого спектра, вернее то, как человек оценит размеры изображений без призм и с призмами.<HR></BLOCKQUOTE>

Нет проблем! Для первого варианта (без призмы) максимальный диаметр кружка рассеяния (в геометрическом приближении, в плоскости наилучшей установки, в видимой области спектра) будет 10.4 мкм.
Для второго варианта (с призмой) при тех же условиях 17.2 мкм. Заметное увеличение диаметра кружка происходит за счет хроматизма вносимого призмой.

Однако еще раз повторю, однозначно сказать улучшает призма качество изображения или нет ,нельзя. Это зависит от конкретной системы. Например, в комбинации с параболическим зеркалом любая призма будет однозначно УХУДШАТЬ изображение, а в такой комбинации, где в качестве объектива используется одиночная длиннофокусная линза, та же призма будет давать УЛУЧШЕНИЕ... Во всех остальных случаях ответ не столь очевиден. Как в вышеприведенном примере со сферическим зеркалом - с одной стороны призма отчасти компенсирует сферическую, а с другой - вносит хроматизм, и в итоге качество изображения (визуальное) будет все-же страдать. Одно можно сказать точно - те системы, которые заведомо считались с учетом призм, после удаления оных, явно потеряют в качестве изображения.

[Ernest]

Плоскопараллельная пластинка (а именно так развертывается призма) при раположении в сходящемся пучке вносит только для осевой точки весьма специфическую сферическую аберрацию, хроматизм положения и неизопланатизм. О внеосевой точке умолчу, к своему стыду - просто не могу припомнить, но очевидно, в случае нетелецентричного хода главного луча - должна возникать кривизна, сопутсвующий астигматизм и хроматизм увеличения. То есть - весь спектр аберраций!

Именно поэтому оптические схемы биноклей и проч. приборов, где предполагается наличие призм(ы), считаются с учетом этого куска стекла. Таким образом как внесение призм в оптические приборы, где они не предполагались изначально, так и, наоборот, выбрасывание их из схем, где они должны были быть, приводит к появлению аберраций, заметных тем более, чем больше сходимость осевого пучка, нетелецентричность главного луча и размер призмы.

Так называемые зенитные призмы - не исключение. Однако, они невелики по размеру, а телескопы, где они используются имеют, как правило, весьма незначительные относительные отверстия (D:f' около 1:10), что приводит к едва заметным аберрациям (между прочим, легко компенсируемыми специальными окулярами).

А вот широко пропагандируемое предложение использовать прямоугольную призму в схеме Ньютона (особенно, для high speed зеркала) может сильно подгадить доверчивому любителю.

[Ernest]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="tahoma, verdana, helvetica, arial cyr">quoteМне непонятно другое: почему не выпускают серийно бинокли с оборачивающей системой из двух плоских зеркал, без призм вообще?

Выпускают!
и вот тому пример (http://www.sibiroptics.com/rus/catalog/yukon30x50.htm)

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="tahoma, verdana, helvetica, arial cyr">quote:</font><HR>Цитата из сообщения Ernest:
Выпускают!
и вот тому пример (http://www.sibiroptics.com/rus/catalog/yukon30x50.htm)<HR></BLOCKQUOTE>

Еще пример http://veber.ru/bin.shtml?14

veber, раз Вы торгуете подобными биноклями, объясните, пожалуйста, чем такой бинокль лучше аналогичного призменного? Ведь это Вы должны хорощо знать.

Преимущества БЗ перед БП :
1.Вес.
2.Габариты.
3.Использование линзовой оборачивающей системы дает более качественное изображение.

Недостатки :
1.Влияние температуры и механических нагрузок на юстировку БЗ.
2.Не долговечность покрытия зеркал .

"Использование линзовой оборачивающей системы дает более качественное изображение"

Там еще и линзы в качкстве оборачивающей системы! Неужели не могли обойтись лишь зеркалами? Тогда не пришлось бы возиться с хроматизмом оборачивающей системы.

[Max]

Чтоб зеркала не темнели, надо совершенствовать технологию нанесения
покрытий (на западе вопрос давно решен,
так что это не проблема)
Я лично не против юстировки зеркал квалифицированным пользователем,
так как далеко не все призменные бинокли
имеют идеальную юстировку.
Линзовая оборачивающая система в таком бинокле- вообще ни к чему- возможно еще
хуже призм(за малые деньги-точно хуже).

Оборачивающая система в астрономическом бинокле все же нужна для удобства (по крайней мере мне, для меня верх и низ на
карте неба существует), потери света-минимальны при хорошем
покрытии.

Я имею в виду такую схему идеального астрономического бинокля с оборачивающей системой (раньше ссылку
уже приводил) http://www.page.sannet.ne.jp/mazmoto/index-e.htm

Покритикуйте пожалуйста.