3.ОГРАНИЧЕНИЕ ПУЧКОВ ЛУЧЕЙ

ВОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Пучки лучей, проходящие через оптическую систему, ограни­ чены. Линзы, из которых состоит оптическая система, не могут быть бесконечно большого диаметра. Они заключены в оправу. Оправа является ограничителем. Чтобы ограничение пучков лу­ чей не было бесконтрольным, в оптической системе устанавлива­ ют специальные диафрагмы.

Диафрагма (от греч. diaphragma — перегородка) — светонепро­ ницаемая деталь с отверстием, симметричным относительно оп­ тической оси. Диафрагмы могут быть квадратными, прямоуголь­ ными, но чаще всего бывают круглыми. Установка специальных

диафрагм позволяет увидеть через оптическую систему нужный участок поля предмета без ограничений и помех, а также дает воз­ можность создать освещенность изображения, достаточную для регистрации этого изображения глазом или приемником.

3.1.Виды диафрагм

Воптической системе для ограничения пучков лучей исполь­ зуются следующие диафрагмы:

Апертурная диафрагма (АД) — обеспечивает необходимую ос­ вещенность изображения. Название диафрагмы — от слова апер­ тура (от лат. apertus — открытый, отверстие).

Полевая диафрагма (ПД) — позволяет выделить участок поля предмета (изображения).

Виньетирующая диафрагма (ВД) — участвует в ограничении внеосевых пучков лучей. Название диафрагмы — от фр. vignette

— виньетирование, частичное сужение пучка лучей.

Диафрагма для уменьшения рассеянного света (бленда). Рассе­ янный свет возникает из-за отражения лучей от преломляющих поверхностей, от оправ, в которые заключены линзы, и т. п. В результате в плоскости изображения появляется светлый фон, на­ зываемый посторонней засветкой, мешающей наблюдению или фиксации изображения.

Апертурная диафрагма (рис.3.1) (от лат. apertura — отверстие)

— диафрагма, ограничивающая пучок лучей, идущих из осевой точки предмета. На рис.3.1. показана апертурная диафрагма АД. расположенная перед тонким положительным компонентом (линзой) на расстоянии а ЛД = а Р и выполнено построение изо­ бражения предмета АВ лучами, проходящими через края и центр (т. Р) апертурной диафрагмы.

От размеров АД зависит освещенность изображения А'В'. Часто АД устанавливается внутри оптической системы между компо­ нентами (линзами). Линзы, стоящие перед диафрагмой и после нее, изображают диафрагму как любой другой предмет. Из-за этого диаметр изображаемой диафрагмы отличается от диаметра АД, если смотреть на'нее через стоящие перед ней линзы или че­ рез линзы, расположенные после нее (так и зрачки глаз кажутся бьлыпими или меньшими, если смотреть на них через очки). Па­ раксиальные (идеальные) изображения АД называют входным и

выходным зрачками оптической системы.

На рис. 3.2 показана оптическая система из двух положитель­ ных линз I и II, находящихся на расстоянии d друг от друга. Апертурная диафрагма АД расположена внутри системы. Отрезок Ядд показывает положение АД относительно первой линзы. Точки F„ F ,и F„, Г), — фокусы первой и второй линзы соответственно.

Рис. 3.2. Определение положения и диаметров входного и выходного зрачков.

Найдем положение и размеры входного и выходного зрачков. Входной зрачок (Вх.зр.) — параксиальное (идеальное) изобра­

жение апертурной диафрагмы АД через впереди стоящие линзы. На рис. 3.2 выполнено построение изображения апертурной диа­ фрагмы АД через линзу I в обратном ходе лучами, показанными на рис. 3.2 пунктиром с одной и двумя стрелками. Диаметр вход­ ного зрачка обозначается буквой D, положение входного зрачка относительно первой линзы — отрезком аР\ точка Р — точка пе­ ресечения плоскости входного зрачка с оптической осью называ­ ется осевой точкой входного зрачка.

Выходной зрачок (Вых.зр.) — параксиальное (идеальное) изо­ бражение апертурной диафрагмы АД через стоящие позади нее линзы. На рис.3.2 выполнено построение изображения апертур­ ной диафрагмы АД через линзу II в прямом ходе лучами, пока­ занными сплошными линиями с одной и двумя стрелками. Диа­ метр выходного зрачка обозначается как D', положение относи­ тельно последней линзы — отрезком а'г; точка Р' — точка пересе­ чения плоскости выходного зрачка с оптической осью называется осевой точкой выходного зрачка.

Отверстие, через которое падающий свет поступает в оптиче­ скую систему, является входным зрачком, так как стоящая внут­ ри апертурная диафрагма недоступна. Иногда входной зрачок на­ зывают входным отверстием системы.

Если оптическая система работает с бесконечно удаленным объектом, то используется не абсолютный, а относительный раз­ мер отверстия.

2<з\ пучка в системе I меньше, чем в системе II при одинаковом диаметре D входного зрачка.

Освещенность изображения, даваемого оптической системой, зависит от геометрической светосилы — относительного отвер­ стия в квадрате(7)/)92. Чем больше относительное отверстие, тем выше освещенность изображения.

Фокусное расстояние / ' и относительное отверстие D /f — од­ ни из основных характеристик оптической системы, работающей с бесконечно удаленным предметом.

Если оптическая система работает с близкорасположенным предметом, то свето­ вое отверстие систе­ мы и освещенность изображения зависят от угла 2сга , где угол стАназывают апертур­ ным углом в про­ странстве предметов.

Апертурный угол аА

— угол между оптиче­

ской осью и апертур­ ным лучом в простран­ стве предметов.

Апертурный луч идет из осевой точки А предмета на край