Оптико-механические приборы

Зрение человека играет исключительно важную роль в познании окружающего мира, так как примерно 90 % получаемой информации приходится именно на зрение и только 10 % — на другие органы чувств. Интерес к секретам конкурентов, с долей иронии, также может рассматриваться как тяга к познанию. Отсюда и стремление определенной категории людей к прослушиванию конкурентов и получению некоторой зрительно осязаемой информации, например, о содержании интересующих документов и фотографий, о внешнем виде собеседников или передаваемых предметов во время конфиденциальной встречи.

Однако мудрая природа, дав людям такой важный для восприятия окружающего мира прибор, существенно ограничила его возможности. Так, основными характеристиками человеческого глаза являются следующие:

>- мгновенное угловое поле зрения:

в горизонтальной плоскости составляет 65...95°;

в вертикальной плоскости — 60...72°;

>- расстояние наилучшего зрения — 250 мм;

>- время удержания взглядом изображения — 0,06 с;

>- область спектральной чувствительности лежит в диапазоне 0,37...0,72 мкм (рис. 1.4.1).

В соответствии с приведенной характеристикой максимальная восприимчивость для дневных условий соответствует темно-зеленому излучению с длиной волны Х = 0,54 мкм (поэтому на зеленом цвете глаз отдыхает), а в сумеречное время — излучению с длиной волны Х = 0,507 мкм — голубой цвет. Отсюда и известное выражение, что ночью все кошки серые.

Естественно и вечное стремление людей расширить границы своего зрения. Люди старались улучшить все характеристики зрения и создали огромное количество оптических приборов: для увеличения дальности наблюдения — зрительные трубы, бинокли и телескопы, для расширения области спектральной чувствительности — так называемые приборы ночного видения, для расширения поля зрения — системы телевизионного наблюдения, а для фиксации изображения — фотоаппараты, кино- и видеокамеры.

Наиболее древними из перечисленных являются так называемые оптико-механические приборы, позволяющие зрительно приблизить удаленные предметы. Несмотря на свой «преклонный возраст» они до сих пор очень популярны и практически незаменимы для наблюдения за конкурентами с больших расстояний или из укрытий.

Принцип действия таких приборов основан на том свойстве, что один и тот же предмет виден под большим углом при меньшей "дальности (рис. 1.4.2).

Так, если невооруженным глазом предмет виден под углом y₁ , а оптическая система создает изображение, видимое под углом y₂ то видимое увеличение, или кратность увеличения определяется выражением:

В простейшем случае такая телескопическая система представляет собой двухкомпонентную афокальную систему, изображенную на. рис. 1.4.3. Чем больше ее длина, тем меньше угол y₁ (y₁¹¹ < y₁¹ при R¹¹ > R¹), а, следовательно, больше видимое увеличение Г. Так как величина угла y₂ согласована с размерами и воспринимающей способностью глаза и для нормальных условий составляет значение y₂ = 60°, то видимое увеличение оптико-механического прибора может быть оценено по диаметру входного отверстия объектива D, выраженного в миллиметрах:

Г[крат]=0,43D[мм].

(Хотя более Точное значение величины Г лежит в пределах от 0,2 до 0,75 D).