§ 2.7 Ограничения пучков лучей в оптических системах

Реальные оптические системы дают удовлетворительное изображение только при определенном ограничении ширины действующих пучков. Отдельные части оптической системы имеют конечные поперечные размеры и ограничивают ширину оптической системы. Все части оптической системы ( специальные преграды, линзы, призмы, зеркала), ограничивающие пучков лучей, проходящих через оптическую систему называются диафрагмами.

Диафрагма, которая ограничивает пучок действующих лучей, исходящих из точки объекта, расположенной на оси системы, называется апертурной. Апертурная диафрагма может располагаться перед или после системы а также между отдельными компонентами системы.

Рис. 2.8.

Входным зрачком системы называется изображение апертурной диафрагмы в пространстве предметов Рис.2.8. В₁В₁. Изображение апертурной диафрагмы в пространстве изображений В₂В₂ называется выходным зрачком системы.

Очевидно, что входной и выходной зрачки являются сопряженными по отношению ко всей системе. Угол, под которым виден радиус входного зрачка из точки предмета, лежащей на оптической оси, называется апертурным углом в пространстве предметов. Угол, под которым виден радиус выходного зрачка из точки пересечения оси с плоскостью изображения, называется выходным апертурным углом. (Сигма А’). Абсолютное значение отношений диаметра входного зрачка к заднему фокусному расстоянию системы называется относительным отверстием. Любая оптическая система отображает определенную часть пространства, расположенного вокруг оптической оси, которая называется линейным полем системы.

Диафрагма, расположенная в плоскости предмета или в одной из сопряженных с ней плоскостей и ограничивающая размер линейного поля системы в пространстве изображений, называется полевой.

Любая диафрагма, кроме апертурной и полевой, которые ограничивают пучки лучей, выходящих из точек предмета, не лежащих на оптической оси, называется виньетирующей. ( рис.2.9.) Наличие виньетирующей диафрагмы позволяет повысить резкость изображения на краях поля, т.е. узкие пучки дают лучшее качество изображения, чем широкие.

§ 2.8. Аберрации оптических систем

Аберрация – нарушение гомоцентричности пучков лучей реальными оптическими системами, а также несоответствие точек реального изображения законам идеальной системы. Аберрации оптических систем разделяются на хроматические и монохроматические.

Хроматические аберрации являются следствием немонохрамотичности реального света, который представляет собой совокупность лучей с различной длиной волны и которому свойственна дисперсия. Хроматические операции проявляются в окрашивании изображения.

Монохроматические аберрации характеризуют отступление реальных координат изображения от идеальных для определенной длины волны лучей. Процесс устранения аберраций называется крегиррованием оптической системы. Различают следующие виды монохроматических аберраций: сферические, кома, астигматизм наклонных пучков, кривизна поля, дисторсия.

1. Сферическая аберрация заключается в том, что лучи, выходящие из одной точки на оси и проходящие через оптическую систему на различных расстояниях от оптической оси, не собираются в одной точке. Различают продольные и поперечные сферические аберрации.

2. Кома заключается в том, что изображение точечного объекта, не лежащего на оптической оси, не симметрично ( оно приобретает форму кометы).

3. Астигматизм – вне осевая точка дает изображение в виде двух взаимно перпендикулярных линий.

4. Кривизна поля заключается в том, что изображение плоского объекта лежит на криволинейной поверхности.

5. Дисторсия – прямые линии, не проходящие через центр поля зрения, изображаются кривыми.

Кривизна поля. Дисторсия.

Астигматизм.

Хроматизм положения - положение изображения точки на оси различно для различных длин волн. Хроматизм увеличения выражает зависимость поперечного размера изображения от длины волны.