виньетирующая |
виньетирующая |
|
диафрагма |
||
|
диафрагма |
|
вх. зрачок |
вых. зрачок |
|
апертурная |
||
|
||
|
диафрагма |
|
|
Рис.7.2.6. Виньетированный пучок лучей. |
Достоинства виньетирования:
•способствует уменьшению поперечных габаритов оптической системы,
•исключает из формирования изображения крайние зоны внеосевых пучков (именно они обычно имеют большие и трудно устранимые аберрации).
Недостатки виньетирования:
•уменьшает размеры пучков, следовательно, уменьшает энергию пучка, что приводит к неравномерному распределению освещенности внеосевых зон изображения,
•в дифракционно-ограниченных оптических системах качество изображения определяется дифракцией, причем чем меньше результирующая апертура (размер пучка), тем больше влияние дифракции, то есть ухудшается качество изображения.
7.3. Описание предметов, изображений и зрачков
Одним способом описывать размеры и положение предмета, изображения и зрачков во всех ситуациях не всегда удобно. Рассмотрим это описание для двух типов предмета и изображения – ближнего и дальнего.
106
7.3.1. Предмет (изображение) ближнего типа
|
y |
2 y |
−σA |
|
|
|
−z |
zp |
вх. зрачок |
|
а) предмет
вых. зрачок
y′
σ′A
z′
−z′p
б) изображение Рис.7.3.2. Предмет и изображение ближнего типа.
Величину предмета (изображения) принято рассматривать как расстояние от оси до его крайней точки. Если предмет (или изображение) находятся достаточно близко к оптической системе (рис.7.3.1), то его величина измеряется в линейной мере:
y, [мм]
[ ] (7.3.1) y′, мм
Величина предмета – это половина всего поля, то есть размер всего поля
2 y .
Передний (задний) отрезок – это величина, определяющая положение предмета (изображения) по отношению к оптической системе. Передний отрезок для ближнего типа измеряется как расстояние от первой поверхности оптической системы до предмета, а задний отрезок измеряется как расстояние от последней поверхности до изображения (рис.7.3.1):
S = z, |
[мм] |
(7.3.2) |
||
S |
′ |
′ |
|
|
|
= z , [мм] |
|
||
107
Входной (выходной) зрачок может находиться на бесконечности. Поэтому |
||||
размер зрачка определяется апертурным углом. Апертурный угол σ A – это |
||||
угол, образованный апертурным лучом и осью (рис.7.3.1). Размеры зрачков |
||||
определяют через синусы апертурных углов, умноженные на соответствующие |
||||
показатели преломления – "оптические синусы". Эти размеры называется |
||||
числовыми апертурами, и определяются следующим образом: |
||||
A0 = n sinσ A |
(7.3.3) |
|||
′ |
′ |
|
′ |
|
A0 = n |
sinσ A |
|
||
Положение зрачка измеряется относительно предмета (изображения) в |
||||
обратных миллиметрах: |
|
|||
S p = |
1 |
, [кдптр] |
|
|
|
z p |
|
(7.3.4) |
|
|
1 |
, [кдптр] |
||
S ′p = |
|
|||
|
z′p |
|
|
|
Если входной и выходной зрачки расположены строго в бесконечности, то |
||||
Sp = 0 и S′p |
= 0 . Такие положения зрачков обеспечиваются тем, что апертурная |
|||
диафрагма находится в передней (или задней) фокальной плоскости первого |
||||
(или последнего) компонента оптической системы. В этом случае возникает |
||||
телецентрический ход главных лучей (главные лучи параллельны оптической |
||||
оси). |
|
|
|
|
7.3.2. Предмет (изображение) дальнего типа |
||||
|
|
|
вх. зрачок |
|
|
|
|
− ω |
Dp |
|
|
|
−z |
− zp |
|
|
|
|
|
|
|
|
а) предмет |
|
|
|
|
108 |
|
вых. зрачок
D′p |
ω′ |
z′p |
z′ |
|
б) изображение Рис.7.3.2. Предмет и изображение дальнего типа.
Если предмет (или изображение) находится достаточно далеко от оптической системы, то мы можем оценить только его угловые размеры. Точка, из которой измеряются угловые размеры предмета (изображения), называется полюсом. Будем считать, что полюс находится в центре входного зрачка для предмета, и в центре выходного зрачка для изображения (рис.7.3.2).
Величина предмета (изображения) дальнего типа – это угол, под которым видна крайняя точка предмета (изображения) из центра входного (выходного)
зрачка: |
[гр.мн.сек.] |
|
||
|
|
ω, |
(7.3.5) |
|
|
|
′ |
|
|
|
|
ω , [гр.мн.сек.] |
|
|
Величина всего поля 2ω . Мерой угловой величины являются градусы/минуты/секунды (гр.мн.сек.), например
Положение предмета (изображения) измеряется в обратных миллиметрах относительно входного (выходного) зрачка:
S = |
1 |
, [кдптр] |
|||
z |
|||||
|
(7.3.6) |
||||
|
|
|
|||
S ′ = |
1 |
, [кдптр] |
|||
z′ |
|||||
В случае предмета (изображения) дальнего типа зрачок находится близко к оптической системе, поэтому величина зрачка измеряется как его линейный размер. Таким образом, апертуры в этом случае определяются следующими выражениями:
A |
= n |
Dp |
, [мм] |
|
||
|
|
|||||
0 |
|
|
2 |
|
|
(7.3.7) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
D′p |
, [мм] |
||
A0′ = n′ |
|
|||||
|
|
|||||
|
|
|
2 |
|
|
|
109