Фокальная плоскость - что это?

При выборе оптического прицела для огнестрельного оружия в расчет обязательно принимается такое понятие, как фокальная плоскость. К сожалению, обычные потребители далеко не всегда знают, что она означает и какую роль играет в выборе оптики.

В сегодняшней статье мы постараемся объяснить понятие фокальной плоскости простым и понятным языком, а также приведем описание сопутствующих терминов, которые могут сыграть решающую роль в выборе прицела.

Что означает понятие фокальная плоскость

Для начала разберемся, что означает понятие фокальной плоскости. Итак, в оптической науке она представляет собой плоскость, которая располагается перпендикулярно оптической оси. Кроме того, она может проходить через передний или задний фокус. Называться такая плоскость будет передней или задней соответственно.

Если представить себе идеальную оптическую систему, то в ней фокальная плоскость пространства изображений неразделима с бесконечно длинным пространством предметов. Выражаясь более простым языком, она представляет собой совокупность фокусов всех наклонных и параллельных друг другу лучей (рисунок 1).

Фокальная плоскость что это
Рисунок 1. Схема первой и второй фокальной плоскости

В реальности поверхности с подобными характеристиками не являются плоскостями, поскольку поверхность изображения не совпадает с плоскостью. Это понятие называется кривизной поля изображения.

Что такое фокус и фокусное расстояние

С фокальной плоскостью окуляра или любой другой оптики неразрывно связаны еще несколько понятий, в частности – фокус и фокусное расстояние.

Крайне важно не путать эти понятия. Несмотря на то, что они связаны с одной сферой, между ними существуют четкие различия.

Итак, фокус представляет собой конкретную точку на оси оптического прибора, на линзе которого проводится построение изображения точки. Она, в свою очередь, лежит в бесконечности на оптической оси (рисунок 2).

Фокус и фокусное расстояние
Рисунок 2. Фокус и фокусное расстояние тоже используются при выборе оптического прицела

Фокусное расстояние – это промежуток между точкой фокуса и задней главной плоскостью линзы оптического прибора. В данном случае для вычисления этого расстояния важную роль играет толщина линзы. Но, если ее можно не принимать в расчет, измерение проводят от центра линзы до точки фокуса. Эти два понятия также нужно изучить перед тем, как выбрать прицел или другое оптическое оборудование.

Определение фокальной плоскости

С точки зрения оптического прицела, фокальная плоскость играет важную роль, так как прицельную сетку можно строить либо в первой фокальной плоскости, либо во второй.

Чем же отличаются эти понятия? Сразу следует уточнить, что построение прицела в первом или втором фокале имеет свои преимущества и недостатки.

Первая фокальная плоскость обладает следующими плюсами:

  1. Все центры оптических компонентов прицела постоянно находятся на оптической оси. При этом линзы наглухо закреплены внутри прицела.
  2. Стрелок может смещать каретку с оправой прицельной сетки только в двух направлениях (во время настройки углов и при внесении боковых поправок).
  3. Подобное расположение гарантирует стабильность расчетных оптических характеристик, а искажения изображения являются минимальными.
  4. Очевидное преимущество подобных прицелов в том, что они практически не подвержены разрушениям или механическим повреждениям из-за отдачи.

Прицельная сетка, расположенная во второй фокальной плоскости, тоже имеет свои преимущества. В частности, стрелок может выставить прицел более точно, так как расположение во втором фокале предполагает более гибкие и индивидуальные настройки. Однако следует учитывать, что в данном случае искажение изображения повышается (например, из-за света из соседних точек, находящихся рядом с целью).

Базовые понятия

Поскольку первая и вторая фокальная плоскость считаются основными понятиями при выборе оптического прицела, рассмотрим, как будет выглядеть местность в каждом из типов прицела (рисунок 3).

Первая и вторая фокальная плоскость
Рисунок 3. Внешний вид объекта в прицеле первой и второй фокальной плоскости

Итак, если оптическая сетка расположена перед оборачивающейся системой (находится в первом фокале), стрелок может менять увеличение прицела с помощью трансфокатора. В данном случае оптическая сетка тоже будет масштабироваться пропорционально. Однако угловые размеры будут оставаться прежними, вне зависимости от увеличения. Можно сделать вывод, что такие прицелы и объективы отлично подходят для определения дистанций и внесения поправок стрельбы по баллистическим таблицам.

Если сетка располагается между оборачивающейся системой и окуляром, то есть лежит во втором фокале, она остается неизменно тонкой при любых увеличениях, но откалибрована она только до определенного значения.

Как правило, надежные производители указывают кратность, до которой верна сетка.

В данном случае угловые размеры будут иметь разное значение для каждого конкретного увеличения. Это может показаться не очень удобным, так как стрелку придется постоянно сверяться со специальной таблицей, но на практике такие прицелы такой фокальной плоскости позволяют ставить визуальную метку и вести прицельную стрельбу даже по очень мелким объектам с большого расстояния.

Действительные и мнимые изображения

При выборе прицела первой или второй фокальной плоскости также учитывают понятия действительного и мнимого изображения.

Для начала следует определиться с понятие оптического изображения. Согласно определению, это картина, которую получают в результате прохождения световых лучей через оптическую систему, причем эти лучи либо отражаются от объекта, либо излучаются им. В результате оптическое изображение воспроизводит контуры и детали конкретного объекта.

Соответствие оптического изображения конкретному объекту достигается в том случае, если каждой его реальной точке соответствует аналогичная оптическая точка. Здесь и вступают в силу понятия действительного и мнимого изображения.

Для создания действительного изображения световые лучи, пересекаясь, должны сойтись в конкретной точке. Такие изображения можно наблюдать в объективах фото и видеокамер.

Действительное и мнимое изображение
Рисунок 4. Вид мнимого изображения, полученного через рассеивающую линзу

Мнимое изображение формируется, когда лучи от конкретной точки, проходя через оптическую систему, образуют расходящийся пучок (рисунок 4). Если продлить эти лучи в противоположную сторону, они сойдутся в определенной точке. Совокупность таких точек и формирует мнимое изображение. Такую картинку нельзя наблюдать в объективе или на экране, но можно трансформировать в действительное изображение. Яркие примеры – микроскоп, бинокль или лупа.

Область применения

Можно сделать вывод, что понятие фокальной плоскости нашло широкое применение во всех сферах, тем или иным образом связанных с оптикой.

Например, для охоты, тренировочной стрельбы или ведения военных действий часто нужны точные прицельные выстрелы, реализовать которые можно только путем оптического прицела. Кроме того, данный термин часто встречается среди фотографов и операторов, в научной среде, ориентировании и морском деле.

Рекомендации по выбору оптического прицела с учетом понятия фокальной плоскости приведены в видео.

Поделиться
62
Рекомендуем к прочтению:
Добавить комментарий
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Скоро у нас появится лучший форум о выживании!
Не пропусти:

Скоро у нас появится лучший форум о выживании!
Не пропусти: