Габаритний розрахунок призмового монокуляра

1. Основні поняття про призми та призмові монокуляри  

Призма – оптична деталь, що має у своєму складі заломлюючі та відбиваючі плоскі поверхні (грані), які утворюють між собою двохграні кути [1].  

Використовуючи призми, можна розв’язувати такі конструктивні задачі:

• Змінювати напрямок оптичної осі системи, в тому числі виконувати паралельний зсув осі системи.
• Змінювати хід габаритних променів.  
• Обертати зображення.
• Змінювати відстань між осями окулярів в бінокулярних приладах або об’єднувати пучки променів.

Більшість перелічених задач може бути розв’язана за допомогою дзеркал, однак використання призм має свої переваги. Насамперед, призма зберігає незмінними кути між гранями, тоді як кути між дзеркалами можуть змінюватись під дією механічних зусиль і температурних впливів на пристрій кріплення. Кріплення дзеркал є конструктивно більш складним в порівнянні з кріпленням призм. Втрати світла в призмах на гранях з повним внутрішнім відбиттям дорівнюють нулю, тоді як при відбитті від поверхонь дзеркал втрати світла можуть бути значними. Крім того, покриття дзеркал з часом псуються.  

Призми дозволяють використовувати одну і ту ж грань для відбиття і пропускання пучків променів, що дає можливість мати більш компактні відбиваючі системи, ніж у випадку застосування дзеркал.  

На відміну від дзеркал, призми дозволяють збільшувати або зменшувати хід габаритних променів, полегшуючи цим розв’язання ряду задач при проектуванні ОС.

До недоліків призм можна віднести: внесення аберацій в пучки променів, що сходяться; велику масу; необхідність застосування більш якісного оптичного скла в порівнянні з дзеркалами.  

Призма характеризується:

• кутом відхилення;
• довжиною ходу променя;
• видом обертання зображення.

При розрахунку призми часто розглядають хід променів в її головному перерізі, тобто в площині, перпендикулярній до ребер призми. Геометрична форма головного перерізу визначає тип призми.

Для знаходження розмірів призми і довжини ходу променів користуються прийомами оптичної розгортки, тобто замінюють призму плоскопаралельною пластинкою, яка заломлює промені так, як і призма, але не має відбиваючих поверхонь.

Призми бувають з одною або декількома відбиваючими гранями; простими або складними, що містять декілька одиночних призм. При непарній кількості відбиваючих граней призми утворюється дзеркальне зображення предмета, а при парній кількості – пряме зображення. Вказане правило діє при відбитті променів в одній площині. Для отримання прямого зображення при непарній кількості відбиваючих граней одну із них замінюють двома гранями, що утворюють між собою прямий двогранний кут у вигляді «даху».

 Призми позначають двома великими літерами і числом, яке дорівнює куту відхилення осьового променя в градусах (якщо осьовий промінь відхиляється усередині призми в двох площинах, то вказують два кути відхилення). Перша літера позначає кількість відбиваючих граней:

А – одну,

Б – дві,

В – три.

Для позначення призм з «дахом» до першої великої літери додають індекс «к», наприклад Ак.

Друга літера характеризує конструкцію призми:

Р – рівнобедрена,  

С – ромбічна,

П – пентапризма,  

У – напівпентапризма,

Л – Лемана,

М – далекомірна.

В особливу групу виділені призми, які позначають великою літерою, що характеризує її назву (при наявності «даху» добавляють індекс «к») і числом, що вказує кут відхилення променя в градусах.

А – призма Аббе,

П – Пехана,

Б – башмачна призма,

К – куб-призма,

Бк – башмачна призма з дахом.

Винятком є призма з трьома відбиттями, що містить рівнобедрену призму і клин.

Вона позначається двома літерами – ВП.  

         Відбиваючі призми характеризуються коефіцієнтом призми: