4.11. 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.

Пучок лучей, выходящий из выходного зрачка оптической си­стемы (рис. 4.11.1), образует изображение в точке A^r ib плоскости изображения М''. Ближе и дальше этой плоскости на расстояниях ti и ТУ точка образовывается в виде кружка рассеяния

Из рис. 4.11.1 следует, что Т₁' = - Т₂' и глубина в пространстве изображений будет равна

Из подобия треугольников аЬА¹ и А'А₂В₂ следует:

(4.11.1)

Рис. 4.11.1. Глубина в пространстве изображений

Из треугольника КА₂В₂: δ' = k'tgψ_r. Угол ψ_г есть предельный угол разрешающей способности глаза, а k' —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 Т можно смещать плоскость изображения, а изо­бражения предметов, расположенных в одной плоскости, будут оставаться для глаза резкими.

Если рассматриваются изображения бесконечно удаленных предметов, то p' = f', в то же время k' есть расстояние наилучшего зрения, равное 250 мм.

Тогда

(4.11.4)

Если изображение фотографируется, то δ' определяется из предела разрешающей способности в линиях на миллиметр. Югда из соотношения (32,1) имеем при р' = ƒ'

(4.11.5)

Для высококачественного объектива допустимо δ'-0,01 мм, 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.

4.12. Аберрации оптических систем

4.12.1. 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.