6. Параллакс

Параллаксом называют несовпадение двух одновременно наблюдаемых плоскостей. В измерительной технике это могут быть плоскости, в которых лежат шкала и индекс (или их изображения) или плоскости, в которых лежат изображение измеряемого объекта и штрихи визирной сетки.

Параллакс (Рис. 12) возникает при смещении вдоль линии наблюдения плоскостиPсо шкалой относительно плоскостиQс индексом (нониусом).

Рис. 12. Определение величины параллакса.

Параллакс может возникнуть как при наблюдении невооруженным глазом, так и при использовании оптической системы (лупа, микроскоп). Как видно из Рис. 12, в зависимости от положения глаза наблюдателя ив пределах расстояния, величина отсчета меняется в пределах величины. Если глаз находится на расстоянииLот плоскостиQ, а смещение плоскостейPи Qравно l, то погрешность отсчета, вследствие влияния параллакса, будет

,

откуда

.

Если принять величину Lравной расстоянию 250 мм, величину смещения глазаa = 25мм и смещение плоскостейl = 0,2мм, то

мм.

Параллакс практически обнаруживается при покачивании глаза в поперечном относительно линии наблюдения направлении по кажущемуся смещению указателя относительно шкалы.

Если изображение шкалы дальше от глаза, чем индекс, то смещение шкалы будет происходить в направлении, обратном направлению перемещения глаза. В случае же, если шкала будет ближе к глазу, чем индекс – оба эти направления совпадут. Таким образом, при покачивании глаза в плоскости зрачка выхода оптической системы можно не только определить наличие и величину параллакса, но и определить, в каком направлении вдоль оси сместились индекс и изображение.

Уменьшение погрешности, вызываемой параллаксом, может быть достигнуто с одной стороны уменьшением величины l, с другой стороны – фиксацией положения глаза наблюдателя (например, применением наглазника или маленькой диафрагмы со стороны окуляра).

В оптических системах параллакс устраняется юстировкой, в результате которой изображение основной шкалы проектируется точно в плоскость индекса (или шкалы) отсчетного устройства

1. Влияние виньетирования

На рисунке 23 приведено несколько положений плоского зеркала, установленного перед объективом автоколлиматора на различных расстояниях . Как только зеркало отдаляется от соприкосновения с объективом, начинается виньетирование автоколлимационного изображения. При небольшом поле зрения трубы световой параллельный пучок с диаметром, равный сечению входного отверстия объектива трубы, можно рассматривать как сумму световых трубок – параллельных пучков, общая площадь которых равна площади сечения общего параллельного пучка или площади входного отверстия объектива. Лучи световой трубки, перпендикулярной к зеркалу, не виньетируются (штриховые линии на рисунке 23); у наклонных трубок виньетирование возрастает с увеличением угла между нормалью к зеркалу и осью симметрии трубки по мере отдаленияот зеркала.

Рисунок 23 – Схемы к определению величины виньетирования

Рассмотрим виньетирование пучка лучей (рисунок 23), исходящего из какой-либо точки Ссетки. Пусть точкаСудалена от оптической оси на расстоянии. Главный луч этого пучка выходит из объектива под угломк оптической оси.

Как видно из построения на рисунок 23, часть пучка лучей, соответствующая части диаметра пучка , равной, после отражения от зеркала в объектив не вернется.

Тогда

,

и

,

откуда

.

Оценивая величину виньетирования как срезание диаметра пучка и обозначая через (в %) срезанную часть диаметра, получаем

.

Из формулы видно, что виньетирование возрастает по мере увеличения расстояния до зеркала и обратно пропорционально диаметрусвободного отверстия объектива. Виньетирование приводит к тому, что в поле зрения автоколлимационной трубы наблюдается постепенное исчезновение краев автоколлимационного изображения по мере удаления зеркала.

Исчезновения краев практически наступает, когда пучок лучей, отраженный от зеркала, перекрывает менее 0,25 радиуса отверстия объектива. Это явление объясняется необходимостью определенного минимума контраста, зависящего от соотношения яркости изображения автоколлимационного блика и фона в поле зрения трубы.

Определим связь между величиной видимого размера автоколлимационного изображения, увеличением, диаметром входного отверстия автоколлиматора и расстоянием до зеркала.

Обозначим:

–видимый размер автоколлимационного изображения;

–увеличение трубы;

–диаметр входного отверстия объектива;

–расстояние до зеркала.

Величине соответствует на сетке трубы размер,– увеличение окуляра. В свою очередь величинесоответствует наклон главного луча к визирной оси:

,

где – фокусное расстояние объектива;

.

Тогда

.

Поскольку ,

то

.

Из рисунка 23 видно, что полное виньетирование наступает, когда крайний луч наклонной световой трубки с диаметром, равным световому диаметру объектива, пересекает оптическую ось трубы. Это наступает при определенном расстоянии до зеркала .

Расстояние находят из формулы

,

где - входное отверстие объектива в мм.

При малых углах

.

Тогда

или

,

где значения иданы в мм.

.