Глубина резкости

Глубиной резкости называется расстояние вдоль оптической оси, измеренное между точками пространства изображений, опре­деляющими границы резкого изображения оптической системой плоскости, заданной в пространстве предметов.

П учок лучей, выходящий из выходного зрачка оптической си­стемы (рис. 4.11.1), образует изображение в точке в плоскости изображения . Ближе и дальше этой плоскости на расстояниях и точка образовывается в виде кружка рассеяния:

Из рис. 4.11.1 следует, что и глубина в пространстве изображений будет равна:

Из подобия треугольников и следует:

(4.11.1)

Из треугольника : . Угол есть предельный угол разрешающей способности глаза, а - расстояние, с кото­рого наблюдается изображение. Подставив последнее выражение в предыдущее и преобразовав, получим:

(4.11.2)

Отсюда получим уравнение глубины в пространстве изображу ний в общем виде:

(4.11.3)

В пределах можно смещать плоскость изображения, а изо­бражения предметов, расположенных в одной плоскости, будут оставаться для глаза резкими.

Если рассматриваются изображения бесконечно удаленных предметов, то , в то же время есть расстояние наилучшего зрения, равное 250 мм.

Тогда:

(4.11.4)

Если изображение фотографируется, то определяется из предела разрешающей способности в линиях на миллиметр. Тогда из соотношения (4.11.4) имеем при :

(4.11.5)

Для высококачественного объектива допустимо , тогда:

(4.11.6)

Глубина резкости оптической системы представляет наиболь­ший интерес для фотографических приборов. В практике чаще всего применяются относительные отверстия 1:2—1:4, и в этих случаях глубина резкости составляет 0,05—0,1 мм.

Аберрации оптических систем Классификация аберраций

Нарушение качества изображения, вызываемое некоторыми физическими свойствами оптических систем, называется аберрациями.

Аберрации оптических систем разделяются на две группы: хроматические и монохроматические аберрации. Хроматические аберрации являются следствием дисперсии материала. При прохождении пучков света через границы раздела прозрачных сред происходит разложение света в спектр, в результате чего изображение представляет собой сумму изображений, каждое из которых построено лучами одной длины волны. Среди хроматических аберраций различают хроматизм положения и хроматизм увеличения.

Монохроматические аберрации оказывают влияние на качество изображения в лучах любой длины волны, т.е. не зависят от длины волны. Здесь следует различать аберрации широкого пучка и полевые аберрации. Аберрации широкого пучка, к которым относятся сферическая аберрация и кома, наблюдаются в широких пучках лучей, идущих параллельно или наклонно к оптической оси. Полевые аберрации (астигматизм, кривизна изображения, дисторсия) характерны для пучков лучей, исходящих из точек предмета вне оптической оси. Они проявляются даже в очень узких пучках лучей.

Процесс устранения как монохроматических, так и хроматических аберраций называется коррегированием оптической системы. Полностью устранить аберрации в оптической системе невозможно, можно лишь уменьшить до такой степени, чтобы приемник энергии, в следствии ограниченности разрешающей силы, их не воспринимал.

Уменьшение аберраций до величины, приемлемой в оптическом приборе задача чрезвычайно сложная, требующая кропотливых, дорогостоящих и трудоемких вычислений, поисков оптимальных решений и приводящая в результате к сложным оптическим системам. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо ставить задачей устранения лишь тех аберраций (в разумных пределах), которые нежелательны именно в этом случае.