Полевая диафрагма – это диафрагма, ограничивающая размеры поля.

Полевая диафрагма располагается либо на поверхности предмета, либо на поверхности изображения, либо в плоскости промежуточного изображения. Изображения полевой диафрагмы через соответствующие части оптической системы называются входными и выходными люками (окнами) (рис.7.2.3).

Рис.7.2.3. Полевая диафрагма.

Виньетирование

Если пучки лучей ограничиваются только апертурной диафрагмой, то они полностью заполняют зрачок, как показано на рис.7.2.3. Если внеосевые пучки дополнительно ограничиваются помимо апертурной другими диафрагмами, то зрачок заполняется не полностью (рис.7.2.4). Это дополнительное ограничение или срезание пучков называется виньетированием.

Рис.7.2.4. Виньетирование

В общем случае область диафрагмы выглядит так, как показано на рис.7.2.5, из которого видно, что пучок срезается сверху на величину , и снизу на величину . Эти величины могут быть равны друг другу, тогда виньетирование симметрично. Если – виньетирование несимметрично.

Рис.7.2.5. Виньетирование (плоскость апертурной диафрагмы).

Коэффициент виньетирования – это отношение размеров срезаемой части диафрагмы к ее радиусу. Коэффициенты виньетирования сверху и снизу вычисляются следующим образом:

Внеосевой пучок лучей в случае виньетирования показан на рис.7.2.6.

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.

Лекция 5.

Аберрации оптических систем

Формы представления аберраций
(поперечная, продольная, волновая)

Общие положения

В идеальной оптической системе все лучи, исходящие из точки , пересекаются в сопряженной с ней точке . После прохождения реальной оптической системы либо нарушается гомоцентричность пучка и лучи не имеют общей точки пересечения, либо гомоцентричность сохраняется, но лучи пересекаются в некоторой точке , которая не совпадает с точкой идеального изображения (рис.8.1.1). Это является следствием аберраций. Основная задача расчета оптических систем – устранение аберраций.

Рис.8.1.1. Идеальное и реальное изображения точки.

Поперечные аберрации

Поперечные аберрации – это отклонения координат точки пересечения реального луча с плоскостью изображения от координат точки идеального изображения в направлении, перпендикулярном оптической оси (рис.8.1.2):

Если точки и совпадают, то поперечные аберрации равны нулю.

Рис.8.1.2. Поперечные аберрации

Различают поперечные аберрации в сагиттальной плоскости и в меридиональной плоскости . Поперечные аберрации для изображения ближнего типа выражаются в миллиметрах, для изображения дальнего типа – в угловой мере. Для изображения дальнего типа поперечная аберрация – это угловое отклонение между реальным и идеальным лучом (рис.8.1.3).

Рис.8.1.3. Поперечные аберрации для удаленного изображения

Продольные аберрации

Радиально симметричные аберрации (дефокусировка и сферическая аберрация)

Дефокусировка

Дефокусировка не приводит к нарушению гомоцентричности пучка (рис.8.2.1), а только свидетельствует о продольном смещении плоскости изображения.

Рис.8.2.1. Дефокусировка.

При дефокусировке все лучи на выходе оптической системы пересекаются в одной точке, но не в точке идеального изображения. Поэтому в случае дефокусировки продольная аберрация постоянна для всех лучей (для всех точек зрачка):

Если дефокусировки нет, то плоскость изображения совпадает с плоскостью Гаусса (плоскостью идеального изображения). Чтобы избавиться от дефокусировки, нужно просто соответствующим образом передвинуть плоскость изображения.

Сферическая аберрация

Сферическая аберрация приводит к тому, что лучи, выходящие из осевой точки предмета, не пересекаются в одной точке, образуя на плоскости идеального изображения кружок рассеяния (рис.8.2.3). Ею обладают все линзы со сферическими поверхностями. Чтобы ее устранить, необходимо сделать поверхности не сферическими.

Рис.8.2.3. Сферическая аберрация.

Продольная и поперечная аберрации в этом случае определяются выражениями:

В простых положительных линзах сферическая аберрация 3 порядка отрицательна, а в отрицательных положительна. Комбинируя положительные и отрицательные линзы можно исправлять сферическую аберрацию. Графики волновой, продольной и поперечной аберраций в случае сферической аберрации 3 порядка представлены на рис.8.2.4.

а) волновая б) продольная в) поперечная

аберрация аберрация аберрация

Рис.8.2.4. Графики аберраций для сферической аберрации 3 порядка.

Кома

От греческого: – хвост, пучок волос

Кома появляется при смещениях точки предмета с оси. Кома добавляется к другим аберрациям (например, к сферической), но мы будем рассматривать ее отдельно от других аберраций (рис.8.2.7).

Рис.8.2.7. Структура пучка лучей при наличии комы.

В первом приближении кома прямо пропорциональна смещению предмета с оси. Если смещение равно нулю, то и кома равна нулю. Таким образом, поперечная аберрация при наличии комы прямо пропорциональна величине предмета:

где – коэффициент пропорциональности, определяющий качество аберрационной коррекции оптической системы (чем меньше , тем лучше оптическая система).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. AVC достигают макс. величины при этом объеме
2. I. Когда все это закончится?
3. Абсолютно неверно; 2 – едва ли это верно; 3 – скорее всего верно; 4 – совершенно верно»
4. Абсолютное давление газа в сосуде равно 0,05 МПа. Чему равно избыточное давление в этом сосуде?
5. Алиса, это Пудинг. Пудинг, это Алиса
6. Анкета - это диалог двух заинтересованных людей
7. Без этого справочника обойтись невозможно: все позиции, включаемые в товарно-сопроводительные документы, акты о выполнении работ и т.п. в обязательном порядке должны быть в него внесены.
8. Блага - это продукты и услуги, это материальные и нематериальные средства удовлетворения человеческих потребностей.
9. Благодать – это благоволение (милость)
10. Бог не отверг нас. Это мы отвергли себя. Он здесь и Он заботится. Но Он ожидает, что мы будем сотрудничать с Ним, заботясь о себе.
11. Более того, Вам предоставится возможность лично общаться с теми людьми, кто уже прошел этот путь.
12. Большинство оборудования этого типа предназначено для однокрасочной печати, но существуют также машины для двухкрасочной печати, используемые в основном для выполнения небольших коммерческих заказов.