Контрольні питання

1. Яка діафрагма називається апертурною?

2. Що називається вхідною та вихідною зіницями оптичної системи?

3. Що можна сказати про вхідну зіницю, якщо апертурна діафрагма розташована перед оптичною системою?

4. За якої умови вихідна зіниця співпадає з апертурною діафрагмою?

5. Де повинна знаходитися апертурна діафрагма, щоб вихідна зіниця розташовувалася у задній фокальній площині оптичної системи?

6. Який промінь є головним, а який апертурним? Що таке апертурний кут?

7. Який промінь, головний чи апертурний, та за яких умов може розповсюджуватися паралельно оптичній осі після проходження оптичної системи?

8. Де повинна розташовуватися апертурна діафрагма, щоб головний промінь у просторі предметів розповсюджувався паралельно оптичній осі?

4.2 Польова діафрагма

Частина простору навколо оптичної осі, яка може бути відображена оптичною системою, називається полем оптичної системи. Поле оптичної системи є однією з основних характеристик системи. Діафрагма, що обмежує розміри поля оптичної системи в просторі зображень називаєтьсяпольовою діафрагмою. Польова діафрагма найчастіше встановлюється в площині дійсного зображення (або проміжного зображення), рідше - в площині предмета.

На рис. 4.3 наведений приклад можливого розташування польової діафрагми у площині зображення Q′ або у площині проміжного дійсного зображенняQ′′. Для того щоб поле оптичної системи було визначеним, тобто не залежало від розташування польової діафрагми, її діаметр повинен бути різним в різних положеннях, що й видно з рисунку.

В залежності від того, де розташований предмет відносно системи, - на кінцевій відстані чи в нескінченності, поле оцінюється в лінійній абокутовіймірі, відповідно.

Рисунок 4.3 - Схема дії польової діафрагми

Лінійним полем оптичної системи у просторі предметівназивають найбільший розмір зображуваної частини площини предмета, розташованої на кінцевій відстані.

Лінійним полем оптичної системи в просторі зображеньназивається найбільший розмір зображення, що знаходиться на кінцевій відстані.

Кутовим полем оптичної системи в просторі предметівназивають подвоєний кут між оптичною віссю і променем у просторі предметів, що проходить через центр апертурної діафрагми і край польової діафрагми. Іншими словами, кутове поле у просторі предметів це кут між головними променями в просторі предметів.

Кутовим полем оптичної системи в просторі зображеньназивають подвоєний кут між оптичною віссю і променем у просторі зображень, що проходить через центр апертурної діафрагми і край польової діафрагми. Кутове поле у просторі зображень це кут між головними променями у просторі зображень.

На рис. 4.3 лінійне поле в площині предметів складає 2у, а у площині зображень – 2у′. Кутове поле в площині предметів складає 2, а у площині зображень – 2′. Між кутовими полями в просторах предметів і зображень для системи, що знаходиться в однорідному середовищі, має місце така залежність:

,

де _P і_P— відповідно кутове і лінійне збільшення оптичної системи в зіницях.

Діаметри окремих елементів, що складають оптичну систему, не можуть бути обрані довільно і не можуть бути однаковими, оскільки пучки променів, проходячи через систему змінюють свої поперечні розміри. При визначенні світлових діаметрів слід врахувати, що оптична система повинна передати без обмежень задану ділянку поля і висвітлити кожну його точку широким світловим пучком

Для визначення світлових діаметрів необхідно побудувати або розрахувати хід таких променів через оптичну систему (рис. 4.3):

1. Апертурного, що виходить з осьової точки предмета і проходить через край вхідної зіниці, край апертурної діафрагми та край вихідної зіниці (промінь, позначений зеленим кольором);

2. Осьового променя польового пучка, що розповсюджується з позаосьової точки предмета (наприклад, т А); осьовий промінь польового пучка є нічим іншим ніж головним променем (він позначений чорним кольором);

3. Верхнього польового променя, що розповсюджується з позаосьової точки предмета і проходить через верхній край вхідної зіниці (промінь, позначений синім кольором);

4. Нижнього польового променя, що розповсюджується з позаосьової точки предмета і проходить через нижній край вхідної зіниці (промінь, позначений червоним кольором).

Верхній і нижній польові промені обмежують польовий пучок, віссю якого є головний промінь. Вони проходять через протилежні краї вхідної зіниці, а значить і через протилежні краї апертурної діафрагми та протилежні краї вихідної зіниці (рис. 4.3). Осьовий промінь польового пучка (головний промінь) проходить через центр вхідної зіниці, центр апертурної діафрагми та центр вихідної зіниці. Проходячи послідовно через кожен елемент системи, польові промені перетинаються в точках дійсного зображення точки А, тобто в сполучених точках (т.А'' та т. А' на рис. 4.3).

Світловий діаметр кожного елемента оптичної системи визначається як подвійна відстань між оптичною віссю та найбільш віддаленою точкою серед тих 4-ох, в яких вище названі промені перетинають цей елемент. Для прикладу, який наведений на рис. 4.3, світлові діаметри двох елементів оптичної системи, будуть визначитися за точками перетину з цими елементами променя, що позначений синім кольором. Цей окремий випадок, коли діаметри усіх елементів визначаються ходом одного і того самого променя, не треба розуміти як єдино можливий. Світловий діаметр кожного окремого елемента оптичної системи може визначається ходом будь-якогоз 4-ох вище названих променів.