Про параллакс и светлость, а проще - как устроен оптический прицел.

[yevogre]

Согласен.
Шумы матриц ЦФК, сумеречное зрение и падение разрещающей способности при снижении контраста - это проблемы приемника и рассматривать их не будем.
В итоге имеем такие результаты.
1. Разрешение меньше равнозрачкового (как и выбор объектива больше равнозрачкового) аналогично диафрагмированию и не приносит выгоды как попытка получить "больше света".
2. Прибор с равнозрачковым увеличением (пусть будет "n") увеличивает угловые размеры мишени в n раз, что аналогично приближению мишени в n раз.
3. Увеличение выше равнозрачкового приводит к "приближению" мишени с падением количества энергии приходящейся на единицу площади приемника.
Выводы истины?

Истинны.
Только в первом пункте вместо "разрешение" поставьте "увеличение" - и всё.

[Chatter]

Получается, что имея наиболее выгодный, равнозрачковый, прицел с увеличением, предположим, Г=2 мы увидим в него мишень такой же яркой, как если мы подойдем к мишени в два раза ближе?

[yevogre]

Получается, что имея наиболее выгодный, равнозрачковый, прицел с увеличением, предположим, Г=2 мы увидим в него мишень такой же яркой, как если мы подойдем к мишени в два раза ближе?

Точно так.
Афокальные системы (как и другие оптические) есть приборы угловые, перенаправляющие
пучок таким образом, что объект наблюдения приближается.
Если одновременно обеспечивается принцип равнозрачковости, то и энергетически
происходит то-же самое.
Попробую откопать старую схему двукратной насадки на коллиматор для демонстрации
афокальной классики - трубки Галилея.

[Chatter]

Значит, афокальный прибор обладает нулевой оптической силой и никоим образом не может усилить, увеличить яркость мишени, по сравнению с наблюдаемой?

[yevogre]

Значит, афокальный прибор обладает нулевой оптической силой и никоим образом не может усилить, увеличить яркость мишени, по сравнению с наблюдаемой?

1. Оптическая сила - это из очковой оптики. При подвижке окуляра вы можете МЕНЯТЬ оптическую силу пучка.
2. Если под мишенью понимать всё время уменьшающуюся элементарную площадку мишени,
то да. А если под мишенью понимать ОБЪЕКТ рассматривания, то его оптическая
сущность будет усилена.
Я говорю "оптическая сущность" для варианта рассматривания известной картины Малевича

[Chatter]

то его оптическая
сущность будет усилена

Усилена аналогично переносу мишени ближе в n раз или сильнее?

[yevogre]

Усилена аналогично переносу мишени ближе в n раз или сильнее?

Именно так, не сильнее.
Усилить яркость может ЭОП.

[yevogre]

Вот теперь вопрос, как это объяснить некоторой части читателей, имеющих стойкие субъективные ощущения следующего плана: "При наблюдении в прицел картинка выглядит явно светлее" или "Бинокль 10х30 будет темнее чем 20х60, т.к. его объектив соберет в 4 раза меньше света"?
Тогда как в реальности изображение мишени становится БОЛЬШЕ, при неизменной яркости.

Чтобы не раздувать полемику по одному вопросу, отвечу коротко.
Перечитайте всё, что мы обсудили по приёмнику и прицелу 2Х, только подставьте
бинокль 10Х30 вместо приёмника, а 20Х60 будет приёмник с 2Х насадкой.
Повторю то, что уже писАл где-то:
Оптический наблюдательный прибор (при соблюдении равнозрачковости) направит
в глаз наблюдателя то же количество световой энергии, которое глаз получает без прибора,
но эта энергия будет собрана с меньшей площади объекта наблюдения
Да, добавлю. Это всё теоретические выкладки. В реальных системах есть ещё факторы,
существенно влияющие на количество света, дошедшее до глаза-приёмника.
Это и "обрезание" пучков (виньетирование), и внутренние отражения от оптических поверхностей.....

[yevogre]

Новые схемки - рисунки

Это классическая афокальная система - трубка Галилея.
Используется с древних времён и по сей день - в театральных биноклях и в системе
перемены кратностей микроскопов.
Очень простая, даёт прямое изображение.
Недостатков не так много, но для наблюдательных приборов они существенные:
1. Очень маленькое поле зрения. Для рассматривания бОльшего поля надо сильно
смещать глаз с оси, а там и ошибки больше, и света меньше (срезается окуляром)
2. Эта система не имеет промежуточных фокальных плоскостей, т.е. ни прицельную,
ни измерительную сетку поместить некуда.

[Chatter]

Вот теперь вопрос, как это объяснить некоторой части читателей, имеющих стойкие субъективные ощущения следующего плана: "При наблюдении в прицел картинка выглядит явно светлее" или "Бинокль 10х30 будет темнее чем 20х60, т.к. его объектив соберет в 4 раза меньше света"?
Тогда как в реальности изображение мишени становится БОЛЬШЕ, при неизменной яркости.

[yevogre]

Несколько отвлекусь от канвы обсуждения на другой параметр реальной оптической системы.
Это КРИВИЗНА ПОЛЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Это схема хода лучей и положения фокальной плоскости. Это не в масштабе,
пугаться расстояния между плоскостями не надо - цифры ниже.

А это диаграммы пятна рассеяния точки.
Вверху - наилучшее положение для центрального пучка (машина сама выбирает).
Внизу слева - диаграмма пятна наклонного пучка при том-же положении плоскости.
Внизу справа - после поиска наилучшего фокуса (опять машиной).
Теперь цифры по источнику и выводу трассировки:
Объектив, дуплет - ахромат, световой диаметр 54мм, фокусное расстояние 170мм, задний отрезок 166мм.
Наклонный пучок - 3.5 градуса, что норма для прицелов, соответствует увеличению 3.3Х
(наибольшее поле зрения), диаметру окуляра 34мм и АйРелифу 80мм.
Марки стёкол, радиусы не привожу. Это объектив для прицела.
Пучки полихроматические, от голубого до красного, трассированы программой CODE V, версия 9.50.307.
Разница в положении наилучшего фокуса для центрального и наклонного пучков
составляет 0.76мм на радиусе 10.4мм.
Путём несложных вычислений получаем радиус кривизны поля изображения
равным 71.54мм или 1/2.37 от фокусного расстояния.

[yevogre]

Ну, раз вопросов и пожеланий нет, продолжу понемногу.
Обратимся в свете выводов предыдущего поста к очень наболевшей теме нашего форума.
Попробуем определить, что такое параллакс и что такое фокусировка изображения.
Начнём с фокусировки. Афокальные приборы (прицелы, трубы, бинокли) прежде всего
предназначены для преобразования и перенаправления световых пучков, полученных от предмета.
Преобразование даёт энергетику процесса, т.е. как-бы концентрацию светового потока.
Перенаправление даёт возможность рассмотреть предмет под бОльшим углом, т.е. даёт увеличение.
Энергетики мы уже коснулись в данной теме. Увеличение можно увидеть на картинке
в посте #1 - там хорошо видно, что входной пучок расположен под малым углом (на схеме 1.2 градуса),
а выходной направлен в глаз под углом 12 градусов, что и даёт увеличение 10Х.
Но для получения качественной картинки цели (предмета) необходимо соблюсти важное условие:
все эти пучки (и центральный, и наклонные) должны быть по форме параллельными.
Только в этом случае глаз будет видеть картинку резкой и комфортно её рассматривать.
Изначально зрительная труба проектируется на перенос параллельного пучка на входе
в параллельный на выходе. Т.е. предмет находится на большом удалении - в бесконечности.
При переносе точки наблюдения на более близкие объекты меняется форма пучка на входе - с параллельного на расходящийся.
Т.е. пучок имеет некий угол между крайним лучом и осевым.
Для компенсации параллельности пучка на выходе применяется подвижка выходного
элемента зрительной трубы - окуляра.
Так-же эта подвижка применяется для компенсации небольших дефектов зрения - в пределах +/- 3 диоптрии (усреднённо).
Ну, пока всё - жду вопросов.

[Крестьянин]

Так-же эта подвижка применяется для компенсации небольших дефектов зрения - в пределах +/- 3 диоптрии (усреднённо).

Можно бы добавить,что попытка увеличить перемещение тубуса окуляра
для компенсации бОльших дефектов зрения,чтобы стрелять без очков,
ничем хорошим не кончается.
Разбор прицела,торцевание внешнего и внутреннего тубуса окуляра,
снятие упорных буртиков - а в результате имеем резкое изменение
угловых размеров изображения и сетки.

[yevogre]

Можно бы добавить,что попытка увеличить перемещение тубуса окуляра
для компенсации бОльших дефектов зрения,чтобы стрелять без очков,
ничем хорошим не кончается.
Разбор прицела,торцевание внешнего и внутреннего тубуса окуляра,
снятие упорных буртиков - а в результате имеем резкое изменение
угловых размеров изображения и сетки.

Это точно
Поэтому меня слегка "улыбает" декларация +/- 5 диоптрий, особенно на ночных прицелах.
Ещё можно добавить то, что эта коррекция в основном касается центральной зоны
поля зрения. По краям она работает хуже - по чисто геометрическим законам.

[yevogre]

Прошу всех меня извинить - очень много работы, а трассировка для демонстрации
параллакса довольно сложная - система трассируется по частям для полноты картины.
Это займёт время. Пока могу ответить на некоторые вопросы, если есть.
В частности, слегка по покрытиям оптических деталей.
Оптические покрытия применяются для уменьшения светопотерь на границах оптических сред,
т.е. воздух-стекло и стекло-воздух (в основном). Потери на границах стёкол с разным
коэффициентом преломления нельзя уменьшить покрытиями, поэтому они уменьшаются
определёнными ограничениями параметров детали - маркой стекла и радиусом в склейке.
Простейшее покрытие представляет собой нанесение на поверхность линзы материала,
коэффициент преломления которого меньше, чем у стекла линзы.
Из ВИКИПЕДИИ:
Просветле́ние о́птики - нанесение для увеличения светопропускания (прозрачности) объектива на поверхность линз, граничащих с воздухом, тончайшей плёнки, преломляющая способность которой меньше преломляющей способности стекла линз.
Толщина такой плёнки, например из кремниевой кислоты, равняется 1/4 длины световой волны. Только в этом случае лучи, отражённые от её наружной и внутренней сторон, погасятся вследствие интерференции и их интенсивность станет равной нулю. Коэффициент преломления просветляющей плёнки должен равняться квадратному корню коэффициента преломления оптического стекла линз.
Так как этот метод подавления отражения света зависит от длины волны (толщина плёнки должна быть 1/4 λ , то просветление обычно осуществляют для зелёной области спектра, к которой глаз человека наиболее чувствителен. При этом свет более коротких и более длинных длин волн может по-прежнему отражаться от поверхности. Именно по этой причине поверхность просветлённой линзы имеет красновато-фиолетовый оттенок - зелёный свет полностью проходит внутрь объектива, а фиолетовый и красный частично отражаются.
Просветляющая плёнка уменьшает светорассеяние, что увеличивает контраст оптического изображения, отчего фотографии получаются более детализированными.
При определении качества покрытия надо посмотреть на поверхность в отражённом свете.
По цвету отражения можно судить, в каком диапазоне просветление проведено.
Также можно увидеть отражение от поверхностей склейки - по этим параметрам можно судить
о светопропускании прибора.

[yevogre]

Ещё в эту-же тему.
Иногда оптическому покрытию уделяют больше внимания, чем это реально необходимо.
Приведу пример из другого топика по биноклям.
Если покрытие имеет синеватый оттенок, то это означает, что голубую часть
спектра поверхность отражает больше, чем остальные. Но эта разница составляет
приблизительно 0.5 %
С другой стороны некоторые марки стёкол, применяемые в окулярах, имеют пропускание
в голубом диапазоне 97-98%. В основном именно это даёт лёгкую желтизну изображения.

Верхняя диаграмма показывает светопропускание в видимом диапазоне покрытия T3S оптического завода
из бывшего объединения Karl Zeiss Jena - POG (Prazisionoptik Gera)
на приёмной поверхности объектива, нижняя - на обратной стороне.

[yevogre]

Ну попробую ответить разнопланово.
1. Честно говоря - не встречал. Алмаз ведь графит, а напыления графита на линзы
никогда не встречал.
2. Путаница возникла из-за перемешивания геометрических и энергетических характеристик.
Диаметр объектива характеризует параметр "равнозрачковое увеличение", т.е. чем больше
диаметр объектива, тем больше может быть равнозрачковое увеличение.
А поле зрения прибора характеризуется другой величиной - фокусным расстоянием объектива.
3. Я не буду бездоказательно опровергать написанное. Только по исходным данным:
Диоптрия - единица оптической силы линзы. Это величина, обратная фокусному расстоянию
линзы - корректора. Если принять зрачок 5мм и посчитать угол, то надобно для
+/- 1 диоптрии корректировать угол выхода пучка в пределах +/- 17 угловых минут,
а для +/- 10 диоптрий эта величина составит +/- 2.86 градуса. Простой подвижкой линз это сделать проблематично ИМХО.
Могу предположить (сам этим глубоко пока не занимался) что это возможно при
взаимном перемещении элементов (ну как в панкратике).

[Крестьянин]

Серия разноплановых вопросов:
1. Алмазное покрытие. Впервые прочитал о нём более 20 лет назад в "Науке и жизни", сейчас часто упоминается во всяких околоопти-
ческих статьях и рекламных материалах. Наносится в основном для
предохранения линз от царапин. Но ведь к-т преломления алмаза
гораздо выше, чем у стекла, что противоречит самой идее просвет-
ляющего покрытия. Что же при этом происходит с изображением? Или
всё это затеяно с чисто рекламными целями?
2. Или я что-то упустил в материалах здешних баталий, или совсем
тёмен, но не понимаю, возможно ли как-то увязать увеличение и
диаметр объектива с углом поля зрения.
Пересмотрел десятки прицелов (Льюпольд, Хакко, Никон) и с удивле-
нием обнаружил, что при больших световых диаметрах объектива (50
и 56) угол поля зрения не больше, чем у моей несчастной Барски с
просветом 40мм (при линзе 50 мм - я уже писал об этом). Увеличение
во всех случаях примерно одинаковое (конкретно - ориентировался
на 16Х). Точные данные брал из каталогов (у Люпа в паспортах
вааще никаких технических характеристик!!!).
3. Всё-таки большой диапазон диоптрийных поправок возможен. Имею
советскую трубу "Турист" 20 Х 50 и полевой монокуляр, там диапа-
зон +/-10 диоптрий, и качество изображения ровное. Значит, дело
в схеме? И, к п.2, поле зрения у трубы больше, чем у современных
прицелов сопоставимой мощности (именно - 2 градуса).

[Серрргей]

Как работает система отстройки параллакса на тактических ОП?
С уважением, Сергей.

[yevogre]

Как работает система отстройки параллакса на тактических ОП?
С уважением, Сергей.

Интересует механизм отстройки, который сбоку?
И что объяснить:
1. Чем производится отстройка
2. Методику градуировки барабана
3. Просто работу того, что называется "сайд фокус"
Или ещё что-нибудь - спрашивайте всё, что интересует - постараюсь ответить
как можно понятнее, без заумностей

[Серрргей]

Интересует механизм механический , т.е. тот, который барабанчиком отстройки управляется - часть прицела.
Интересует оптическая схема - механизм управления оптическим явлением.
Извиняюсь, если не очень понятно выразился.

[yevogre]

Интересует механизм механический , т.е. тот, который барабанчиком отстройки управляется - часть прицела.
Интересует оптическая схема - механизм управления оптическим явлением.
Извиняюсь, если не очень понятно выразился.

Всё абсолютно понятно. Но про конкретный механизм я могу только догадываться - разбирать
не приходилось. А суть оптического явления - подвижка части объектива, при помощи
которой меняется задний отрезок объектива, а передняя линза при этом остаётся на месте.
Расчёты у меня есть, черезнекоторое времячко подготовлю схемы и рисунки.

[yevogre]

Обещаная схемка (первая пока)

[Серрргей]

Но про конкретный механизм я могу только догадываться

подвижка части объектива, при помощи
которой меняется задний отрезок объектива

Досконально, с расчетами зубчатых передач и пр. мне не нужно, этого вполне достаточно. Значит механизм - двигаем кусок трубы взад-вперед.
Вполне понятно. Спасибо!
Осталось разобраться с оптической схемой работы.

[yevogre]

Не успел поместить - уже ответили.
Схема в предыдущем посте.
Производится подвижка (продольная) малой склейки. И сейчас объясню почему.
Сначала данные представленной системы:
Объектив прицела, Германия, увеличение 2.5 - 10, объектив 55мм.
Фокусное расстояние 160мм. Хорошо видна кривизна поля - 57.4мм
Для перефокусировки с бесконечности на 100м требуется подвижка всего объектива на 0.25мм.
А если двигать только часть - малую склейку - то необходимо подвинуть на 1.1 мм.
Т.е. получаем двойной выигрыш:
1. Неподвижная передняя склейка даст герметичность
2. Увеличение подвижки в 4 раза - точность градуировки.
Градуировка производится по рассчётным позициям - в систему направляются пучки
с разных дистанций - меняется расстояние до предмета. По полученым точкам
рассчитывается траектория движения блока в зависимости от угла поворота барабана.
Начальная установка - юстировка - положением переднего блока по нулевому параллаксу
на коллиматоре.
Вот и всё, в общем. Давайте вопросы.

[Серрргей]

Спасибо все понятно!
Уточняющий вопрос - кривизна поля и рождает параллакс? (не бейте по голове)
Хотел сказать: Устранение кривизны поля устраняет параллакс на данной дистанции?
Не хочется флудить в этой теме...

[yevogre]

Спасибо все понятно!
Уточняющий вопрос - кривизна поля и рождает параллакс? (не бейте по голове)

Да я как раз за это и бит по голове сам! И очень сильно!
А на самом деле - это одна из причин. По моему мнению - основная.
Меня разозлили и я пргнал систему по частям (искал ошибку в своих выводах).
Так вот, получается очень интересно. Кривизна поля объектива - 58мм,
а кривизна поля оборачка+окуляр те-же 58мм, только с минусом! Т.е. на проход
система без ошибок! Дальше - веселее (берём задний фокус).
Кривизна поля ужасная - 12.28мм, а у окуляра - минус 11мм (!!!)
Т.е. система даёт очень хорошее изображение по всему полю - диапазон 30-38 линий,
а это соответствует 1.5 - 2 угловые минуты для глаза. Практически идеал при
пределе разрешения в 1 минуту. Но как только туда засунуть сетку (а она ПЛОСКАЯ),
начинаются танцы.....

[yevogre]

Хотел сказать: Устранение кривизны поля устраняет параллакс на данной дистанции?
Не хочется флудить в этой теме...

Это не флуд - я как раз и хочу получать такие вопросы.
Нет, кривизну поля устранить не удастся, это приведёт к очень сильному удорожанию
системы, а толку будет со знаком "минус".
Просто изначально, при юстировке, полЯ (плоскость сетки и сфера изображения)
вводятся в контакт по центру. Это выполняется муторной работой на коллиматоре -
покрутил объектив - покачал головой. Так выставляется положение нуля на
определённой дистанции (обычно 100м). При этом барабан отстройки тоже должен быть на 100м.
А дальше - сетка не перемещается, расстояние до объекта (цели) меняется.
Стал быть контакт полей тоже смещается - появляется параллакс. Для отстройки
надобно поля совместить опять в точке перекрестья - этому соответствует риска
на барабане.

[Крестьянин]

Вопрос. Так в чём же потаённый смысл увеличения Д трубы с 25.4 до
"модных" 30 мм, если, судя по всему, линзы оборачивающей системы
остались такими же крошечными?
Единственное что - увеличивается жёсткость конструкции, ну, и
механику можно разместить поудобнее.

[yevogre]

Вопрос. Так в чём же потаённый смысл увеличения Д трубы с 25.4 до
"модных" 30 мм, если, судя по всему, линзы оборачивающей системы
остались такими же крошечными?
Единственное что - увеличивается жёсткость конструкции, ну, и
механику можно разместить поудобнее.

1. Если отбросить оптические характеристики, то такое увеличение даёт возможность
ввода вертикальных поправок в более широком диапазоне. У ШиБа ( и у других уже)
есть прицелы с Д = 34мм. Причина - увеличение вертикальной поправки.
2. На количество проходящего света диаметр оборачки влияет мало - смотрите рисунки
на стр.1 этого топика. А вот полевую линзу надобно поболе - для того, чтобы
вытянуть поле на малых увеличениях. Для примера у ЦАЙСА серия ДИАВАРИ имеет
диапазон 2.5 - 10, а серия КОНКВЕСТ (с трубой 1") - 3.5 - 10.
Хотя реально у 30-ки полезная граница (нижняя) 3.3Х, при меньшем - поле не увеличивается.