Теория оптических приборов - Тудоровский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Угол между лучами, проведенными из центра изображаемой плоскости пространства предметов к концам диаметра входного зрачка, называется апертурным углом со стороны предмета, аугол между лучами, проведенными из центра изображения к концам диаметра выходного зрачка, называется апертурным углом со стороны изображения. Ясно, что выходной зрачок есть изображение нходного зрачка всей системы.
Лучи, проходящие через центр апертурной или действующей диафрагмы, называются главными лучами. Так как согласно высказанному выше условию в настоящей главе рассматриваются лишь идеальные системы, то каждый главный луч, проходя через центр апертурной диафрагмы, должен проходить через обе сопряженные с этим центром точки, т. е. через центры входного и выходного зрачка системы. В действительности вследствие существования погрешности изображения (аберраций) у реальных оптических систем главные лучи не всегда проходят точно через центры обоих зрачков.
Если предмет, изображаемый системой, не излучает самостоятельно, т. е. не есть источник света, то для получения изображения он должен
314 Глава IX, Ограничение пучков в оптических системах
быть освещен посторонним источником; если это освещение осуще-ствляется проходящими лучами (микроскопические препараты, диапозитивные изображения для проекции на экране и т. п.), то может случиться, что лучи, исходящие из этого источника, не заполняют всего апертурного угла. В этом случае угол между лучами, проведенными из центра предмета к краям источника света, меньше, чем все углы между лучами, проведенными к краям изображений всех диафрагм системы. На рис. 160 АВ — плоскость прозрачного предмета с центром О; Р2Р%—-изображение диафрагмы с наименьшей угловой величиною диаметра при наблюдении из точки О; МгМ2 — плоскостной источник света. Угол Мх ОМ2 меньше, чем угол Р] ОРг\ в этом случае поверхность источника света М,М2 является входным зрачком оптической системы, так как величина телесного угла, заполняемого лучами из точки предмета О, определяется площадью М:М2, а не площадью Рг Рг.
Если предмет или изображение находятся на бесконечности, то входным и выходным зрачками являются те изображения диафрагмы в обоих
пространствах, которые имеют наименьшие диаметры; пучки лучей, вхо-р, дящих в систему и выходящих из
нее, определяются диаметрами обоих зрачков.
------ Если оптическая система служит
для наблюдения глазом (для визуаль-Рг ных наблюдений) и если выходной
зрачок системы, определенный согласно изложенному выше, больше Рис. 160. зрачка глаза наблюдателя, то в слож-
ной оптической системе, состоящей нз системы прибора и глаза, выходным зрачком следует считать зрачок глаза, а входным — изображение врачка глаза, даваемое всей оптической системой в пространстве предметов.
§ 94. Диафрагма поля зрения. Входные и выходные окна систеиы
(люки)
Предположим, что действующая диафрагма оптической системы имеет весьма малые' размеры, вследствие чего всякая точка пространства предметов изображается весьма тонкими пучками, совпадающими с главными лучами. Предполсжим далее, что все диафрагмы системы изображены в обоих пространствах предметов и изображений так, как это было изложено в предыдущем параграфе; проведем из центров обоих зрачков системы—входного и выходного—лучи к краям всех изображений диафрагм в обоих пространствах и найдем те два изображевия, для которых углы между указанными лучами имеют наименьшую величину. Диафрагма, которой соответствуют эти два изображения, называется диафрагмой поля зрения; угол между лучами, проведенными из центра входного зрачка к краям изображения диафрагмы поля зрения в пространстве предметов, называется углом поля зрения в пространстве предметов; угол между лучами, проведенными нз центра выходного зрачка к краям изображения диафрагмы поля зрений в пространстве изображений, называется углом поля зрения в пространстве изоб ражений.
§ 94• Диафрагма поля зрения. Входные и выходные окна системы 315
Рис. lol.
Изображение диафрагмы поля зрения, даваемое предшествующей ей частью системы в пространстве предметов, называется входным окном или входным л ю к о м; изображение той же диафрагмы в пространстве изображений выходным окном или выходным люком. Выходное окно есть изображение входного и наоборот, так как оба они суть изображения одной и той же диафрагмы.
При весьма малом диаметре входного зрачка входное окно ограничивает ту часть пространства, какая может быть изображена данной оптической системой; если главный луч, проведенный из какой-нибудь точки пространства в центр входного зрачка, не проходит внутри окна, то внутри системы этот луч встретит непрозрачную часть диафрагмы поля зрения и не выйдет из системы.
В действительности входные зрачки всякой оптической системы имеют конечные размеры
и иногда довольно значительные (светосильные фотографические объективы); вследствие этого в большинстве случаев диафрагма поля зрения и входное окно не вполне определяют поле зрения, так как некоторые точки пространства, главные лучи которых не проходят сквозь систелу, могут изображаться другими лучами пучка конечных размеров. На рис. 161 представлен зрачок Р\РР« некоторой системы и входное окно L^LL„\ АВ—изображаемая плоскость пространства предметов. Главвые лучи АР и ВР определяют поле зрения АВ при бесконечно малом диаметре входного зрачка; угол АРВ, равный 2w, и есть угол поля зрения в пространстве предметов. Главный луч СРМ из точки С проходит вне окна, и потому эта точка не может быть изображена системою при очень малой действующей диафрагме. В действительности весь пучок лучей из точки С заполняет телесный угол С с отверстием РУСР^, из рисунка видно, что часть лучей из точки С внутри угла LXCM2 проходит сквозь систему, и потому точка С имеет изображение; однако, это изобра-. жение отличается от изображений точек, лежащих в области АВ, тем, что оно получается посредством пучков в меньшем телесном угле. На рис. 162 кружок PjP, изображает входной зрачок в плоскости РЛР,, рис. 161; окружность L{L„' с центром L' изображает сечение той же плоскостью РХР» конической поверхности с вершиною в точке С, построенной на окружности входного окна L^Ls, из всех лучей, выходящих из точки С, внутри угла РХСР^ только те проходят через оптическую систему, которые заключены внутри части плоскости L/P2, общей обоим кругам. Такое частичное затенение пучка лучей, вступающих во входной зрачок системы, носит название „виньетирования".
