Существуют два основных типа зрительных труб, состоящих из объектива и окуляра, установленных в светонепроницаемом кожухе. В первой из них (рис. 1) в качестве окуляра используют «положительную» (плоско-выпуклую) линзу, во второй (рис. 2) — «отрицательную» (плоско-вогнутую) линзу. Первая позволяет получать увеличенное перевернутое изображение, вторая — увеличенное прямое изображение. Иногда «положительную» линзу называют увеличивающей, а «отрицательную» — уменьшающей, что соответствует эффекту, получаемому при рассматривании через них близко расположенных предметов.
Основными характеристиками любых линз являются диаметр D и фокусное расстояние F. D измеряют с помощью линейки или штангенциркуля, а вот с фокусным расстоянием посложнее. Фокусное расстояние «положительной» линзы можно измерить (рис. 3), установив линзу между источником света и листом белой бумаги. Перемещая линзу по линии, соединяющей источник света (лампочку от карманного фонаря, настольную лампу и т. п.) и лист бумаги, добиваются четкого перевернутого изображения источника света. Расстояние от линзы до листа бумаги и будет приблизительно равно фокусному расстоянию F — при условии, что расстояние от источника света до линзы превышает фокусное расстояние в 5—10 раз.
Для изготовления зрительной трубы можно взять линзы из отслуживших свой срок объективов проекторов, фото- и киноаппаратов и даже очковые линзы. При продаже последних на них указывают не фокусное расстояние F, а оптическую силу, численно равную обратной величине фокусного расстояния, выраженного в метрах. Например, положительная линза с фокусным расстоянием 0,2 м имеет оптическую силу плюс 5 диоптрий, а отрицательная с таким же фокусным расстоянием — минус 5 диоптрий.
Увеличение, создаваемое зрительной трубой, приблизительно равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра (см. рис. 1 и 2). Обычно увеличение выбирают равным 5—10 раз. Большую величину не следует выбирать, поскольку искажение изображения будет очень сильным.
В зрительной трубе (рис. 4) линза объектива, установленная в оправу, укреплена в трубе на расстоянии, равном диаметру объектива, от одного из ее концов.
Другая труба, закрытая на внешнем конце дном с установленной в нем линзой окуляра, вставлена в конец трубы объектива с возможностью перемещения (тугого) вдоль оси.
Трубы можно изготовить из любого материала: металла, пластмассы, картона или бумаги, навитой и склеенной на оправке. Важно, чтобы трубы с окуляром и объективом плотно входили друг в друга и перемещались со значительным трением. Диаметры труб подбирают, исходя из диаметра линзы объектива с учетом того, что линзу объектива устанавливают в оправе. Величина перемещения окуляра должна быть не менее 10—15% от величины фокусного расстояния объектива F.
Особое внимание при установке, объектива в оправу и окуляра в дно надо уделить юстировке — обеспечению совпадения осей линз объектива и окуляра с осями труб.
Первоначально линзу следует установить в оправе так, чтобы при повороте последней вокруг оси изображение было неподвижно. Того же следует добиваться и для трубы с установленным в дне окуляром, чтобы при вращении трубы вокруг оси изображение удаленного предмета не меняло своего положения. Окончательное положение линз можно зафиксировать с использованием клея. Чем точнее будут совмещены оси линз, тем лучше будет качество изображения.
Заглубление объектива внутрь трубы на величину 1—2-х его диаметров позволяет избавиться от световых бликов и засветки солнечным светом. С этой же целью внутренние поверхности деталей зрительной трубы надо покрасить в черный цвет.
Если трубы и детали изготовлены из картона, их нужно хорошенько покрыть нитрокраской, чтобы избежать влияния атмосферной влаги.
Зрительную трубу можно установить на штативе для кино- или фотоаппарата с помощью хомута. Это обеспечит возможность жесткой фиксации зрительной трубы в любом пространственном положении.
И еще одно замечание. При подборе оптических элементов целесообразно использовать ровную доску, на которую с помощью пластилина или оконной замазки можно устанавливать линзы объектива и окуляра. Используя такой макет, легко проверить, подходят ли имеющиеся линзы, достаточно ли увеличение, определить расстояние между объективом и окуляром, а следовательно, и размеры (длины) труб.
Журнал «САМ» №4, 1996 год
