A megfigyelő eszközök olyan optikai eszközök , amelyeket a szemmel együtt használnak, és a környezet vizuális észlelésével hozzájárulnak az emberi látás kiszélesítéséhez. Ebben a tekintetben a megfigyelő eszközök elmélete szorosan kapcsolódik a fiziológiás optikához , amelynek főbb rendelkezései meghatározzák ezen eszközök műszaki jellemzőit és optikai sémájának megválasztását.
A legtöbb esetben a fő (de nem az egyetlen) probléma, amelyet ezekkel az eszközökkel megoldanak, a megfigyelt objektumok szögméretének növelése, amelyek kicsisége a távoli elhelyezkedésük ( teleszkópok és távcső) vagy a kis fizikai méret ( nagyítók és mikroszkópok ) miatt következik be. ). Ebben az esetben az objektum látszólagos méretének növekedése a látómező (látómező) csökkenésével jár együtt.
A látómező növelése is megoldható feladat lehet például egy lakás bejárati ajtajára szerelt "kukucskáló" megoldással, és az optikai séma alapjául egy Halszem lencse szolgál .
Az olyan megfigyelőeszközök, mint a periszkóp , a sztereó cső , a védőszemüveg és a műszaki látórendszerek gyártásban és a berendezésekbe épített használatának az a célja, hogy megvédjék az embert és szemét az agresszív környezettől és egyéb veszélyektől.
A megfigyelő eszközzel mérhető a távolság a távoli objektumoktól, méretskála segítségével vagy a távolságmérő elvét alkalmazva.
A megfigyelőeszközök közé tartoznak a megnövelt fényerejű és a spektrum szélességében megváltozott elektronikus eszközök is ( éjjellátó készülékek ).
A "megfigyelő eszköz" kifejezést széles körben használják a katonai ügyekben [1] (felderítés, tűzvezetés, távolságmérés), a navigációban (vizuális megfigyelés, beleértve a rossz látási viszonyok és éjszakai megfigyeléseket is) [2] és minden olyan tevékenységi területen, amely a távoli objektumok megfigyelése, például környezeti megfigyelés .
A 19. század közepéig a sugárzás optikai hullámhossz-tartományában az információ egyetlen vevője az emberi szem volt. A megfigyelő műszerek maguk nem hoznak létre képeket a megfigyelt tárgyakról. Nem tartalmaznak képvevőket olyan esetekben, amikor a retina maga játssza a szerepét. Ebben az esetben a szem szaruhártyából, lencséből és üvegtestből álló képalkotó optikai rendszere optikai sémájának szükséges kiegészítéseként működik, de térben elkülönül a tényleges megfigyelőeszköztől.
Ezért a megfigyelő berendezés egyfajta kommunikációs csatornaként tekinthető [ 3 ] [ 4 ]
Megfigyelő eszközök használatakor a következő feladatokat kell megoldani:
Jelenleg nincs koherens, hierarchikusan felépített és általánosan elismert besorolása az optikai műszereknek, beleértve a megfigyelő műszereket is, amit megerősít a „tartalom” szakasz összehasonlítása különböző tekintélyes szerzők optikával foglalkozó munkáiban [5] , [6] , [7] , [8] , [9] .
A megfigyelőeszköz legegyszerűbb típusa a közönséges szemüveg (amely Európában azután vált ismertté, hogy 1240-ben arabból lefordították Alhazen "Optika csodái" című könyvét, amely bemutatta a Nyugatnak az optikát mint olyat [10] ). A szemüveg elve az, amely bizonyos határok között lehetővé teszi a megfigyelőeszközök negyedik feladatának megoldását.
Az első feladat megoldásához és a megfigyelő objektum megfigyelőtől való távolságának megfelelően megfigyelőeszközöket használnak, vagy távcsövek , vagy mikroszkópok , különböző alfajokkal. Mindkét esetben olyan optikai sémákat, amelyek nem alapvetően mást használnak.
A feladatok közül a másodikat is ugyanúgy oldják meg ezek az eszközök: A jelenet harmadik koordinátájának - a mélységének - érzékelésének biztosítására sztereó effektust használnak , amelyet az eltérés (térbeli eltérés a kép helyzete között ) regisztrálásával érnek el. két, egymástól térben elhelyezett képvevő retináján létrehozott tárgy képe). Az állatvilágban ez a jelenség kétszemű látás esetén figyelhető meg ( binokuláris látás ).
Sztereoszkópos távolságmérőket használnak a távoli tárgyak távolságának mérésére , a sztereomikroszkópokat pedig a mikroszkópiában háromdimenziós kép készítésére . és egy sztereoszkópikus (távcső) nagyító . A színházi távcső két cső kombinációja, amelyek optikai tengelyei közötti távolság megegyezik a szem pupillái közötti távolsággal.
A tér mélységének érzékelése javul a megfigyelési alap , azaz a távcsövek optikai tengelyei közötti távolság növekedésével. Az ilyen típusú megfigyelőeszköz a terepi távcső vagy ( prizmás távcső ), a sztereó cső és a távolságmérő .
Abban az esetben, ha a megfigyelt objektum szögméreteinek kicsisége a megfigyelt objektumok nagy távolságának köszönhető , megfigyelőeszközök, például földcsövek ( spicli) vagy teleszkópok, például refraktor (amelyre kiadták az első szabadalmat). Hollandiában 1608-ban) [10] vagy reflektor , (Newton találta fel). A földi cső és a távcső között az a különbség, hogy az utóbbinak nincs invertáló rendszere, ezért a rajta keresztül adott kép fordított.
A teleszkópok használatakor a problémák harmadik része is megoldódik, és a modern csillagászatban ez a legfontosabb, amely a pontobjektumok - csillagok - sugárzásának spektrális összetételéről ad információt.
Abban az esetben, ha ez a kicsinység a megfigyelt jelenet saját kis méretéből adódik , nagyítókat és mikroszkópokat használnak . Az első mikroszkópot Zachrias Jansen készítette 1590 körül [10] .
A tudományos mikroszkópia alapítója Anthony van Leeuwenhoek , aki felfedezte a mikrovilág (baktériumok) létezését a legegyszerűbb, egylencsés kialakítású mikroszkóp segítségével, lényegében - Nagyító / nagyító .
A mikroszkópok egyik altípusa a sztereomikroszkóp
Optikai eszköz tárgyak megtekintésére azok térfogati érzékelésével. Egy tárgy képét legalább két pontból kell beszerezni, és páronként át kell fedni egymást, ami biztosítja az objektumok átvitelét annak megfelelően, hogy azokat az ember jobb és bal szeme külön-külön látja. A sztereó mikroszkóp lehet analóg vagy digitális.
Kiterjesztett objektumok megfigyelésekor , vagyis olyan tárgyak megfigyelésekor, amelyek szögméretei meghaladják a két, a szem által különálló objektum közötti minimális szögtávolságot (kb. egy ívperc = 0,0003 radián), egy optikai megfigyelő eszköz csak az abszorpció miatt csökkenti képük fényességét. veszteségek az optikában. A kép fényerejének növelése érdekében a készülék áramkörébe képerősítő csöveket vagy CCD - ket vezetnek be , amelyek külső energiaforrás hatására növelik az optika által létrehozott közbenső kép fényerejét. Ugyanakkor az infravörös tartományra kiterjesztett spektrális érzékenységű köztes képvevők használatának köszönhetően éjszaka is megfigyelhető az éjszakai égbolt megvilágítása, sőt az objektum saját hősugárzása miatt. megfigyelés ( éjjellátó berendezés ).
Olyan pontobjektumok megfigyelésekor , amelyek szögméretei kisebbek, mint a szem felbontása (például csillagok), a fényesség fogalma, mint invariáns mennyiség, amelyet kizárólag a megfigyelési tárgy fényessége határoz meg, igazságtalannak bizonyul, mivel ebben az esetben egy távoli objektum „képét” az eszköz optikai rendszerének aberrációi és (legjobb esetben a bejárati pupillánál lévő diffrakció ) határozzák meg, és nem függ a megfigyelt tárgy távolságától ( például egy csillag).