Размеры поля зрения лупы
Д
ля
оценки размера поля зрения лупы,
необходимо рассмотреть действие всех
видов диафрагм системы «лупа + глаз».
Она имеет две диафрагмы: оправа лупы и
зрачок глаза. Так как диаметр зрачка
глаза намного меньше диаметра оправы
лупы, то апертурной диафрагмой является
зрачок глаза.
Ни одна из двух диафрагм не является оптически сопряженной с плоскостью предметов, поэтому в системе отсутствует полевая диафрагма, при этом поле зрения ограничивается виньетирующей диафрагмой, ограничивающей поле зрения - это оправа лупы.
Так как при ограничении поля зрения виньетирующей диафрагмой края поля зрения не являются резкими, то для определения размера поля зрения такой системы требуется указывать коэффициент виньетирования k. Рассмотрим размеры поля зрения, при котором виньетирования нет k=1. Для этого рассмотрим рисунок.
И
з
заштрихованного треугольника видно
;
Аналогично получается формула для случая k=0.
;
Из
приведенных формул следует, что чем
меньше
,
тем больше 2у. Но при уменьшении
,
увеличивается угол
и резко возрастают полевые аберрации
(особенно астигматизм). Поэтому поле
зрения имеет аберрационные ограничения.
Глубина резко изображаемого пространства (грип)
Глубина пространства, наблюдаемого глазом через лупу, является важной характеристикой, так как предметы рассматриваемые через лупу, объемные. Глубина резко изображаемого пространства лупы имеет две составляющие: геометрическую и аккомодационную.
Аккомодационная грип
Эта составляющая обусловлена тем, что глаз, аккомодированный на конкретную ПП, воспринимает одинаково резко изображение точек, находящихся в соседних плоскостях вдоль оси. Но при условии, что дефокусировка в изображении этих точек на сетчатке в угловой мере не будет превышать предела разрешения глаза 1 угл. мин. Пусть имеется некоторая линза, используемая в виде лупы:
(1).
Так
как отрезок
,
можно записать, что угловой размер пятна
в ПП’
и
ПП
“
примерно одинаковы и имеют величину
равную:
.
Если
угол
,
то пятно дефокусировки в ПП’
и
ПП
“
глаз видит, как точку.
.
Тогда
,
отсюда:
.
Общая ГРИП:
(2),
(3).
Из
формул (2) и (3) следует: геометрическая
глубина пропорциональна квадрату
фокусного расстояния лупя, и обратно
пропорциональна квадрату увеличения.
Чем больше увеличение, тем меньше
глубина. Для увеличения глубины надо
хорошо освещать предмет, чтобы уменьшить
Аккомодационная составляющая
Эта составляющая обусловлена тем, что глаз при рассматривании изображения, сформированного лупой, может аккомодироваться на расстояние от бесконечности до 250 мм, в котором размещаются изображения плоскостей объемного предмета, находящегося между передней фокальной плоскостью лупы и самой лупой.
Е
сли
изображение ПП находится на расстоянии
от глаза не меньше, чем 250 мм, то глаз
способен видеть это изображение. При
этом глаз также может видеть изображение
объекта на больших расстояниях, чем 250
мм. В связи с этим для отыскания
аккомодационной ГРИП надо найти такое
значение z,
при котором:
;
;
.
Используя формулу Ньютона:
;
;
.
Общая
ГРИП вычисляется по формуле:
.
Сложение этих составляющих обусловлено тем, что они имеют разную физическую природу.