Теория оптических приборов - Тудоровский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Точное значение отношения Er'.Ev' согласно формулам (103,2) и (103,3) определяется формулой:
р, sin 2 у А'
~Ej = ~T^'Ur ' (103,17)
Исследование этой формулы в том же предположении независимости площади сечения S ' пучка от угла w’ показывает, что для всех систем с относительными отверстиями от 1:3.5 и ниже значения правой части формулы для всех углов ги' практически не отличается от соответственных значений cos4 я/, как это видно из нижеследующей таблички.
2а' 1 :2 Е’:Е0' 1:3.5 1:ш 'cos4 и/)
ч Г
я/
10е 0.947 0.943 0.941
20° 0.799 0.786 0.780
30° 0.590 0.571 0.563
40е 0.369 0.352 0.344
50° 0.185 0.175 0.171
60° 0.068 0.064 0.063 = Vj в
352
Глава IX. Ограничение пучков в оптических системах
Таким образом у объективов, не имеющих аберраций в выходных зрачках, или с малыми значениями этих аберраций, освещенность в плоскости изображений убывает к краям поля по закону (103,16).
Для обычного объектива с полем 2го', не превышающим 60°, освещенность на краю при отсутствии виньетирования равна 0.56 освещенности в центре, что не является затруднением; но для широкоугольного объектива с полем 2н/, равным 120°, освещенность на краю составляет всего ’/и освещенности в центре. Такую разницу освещенностей современная техника получения фотографических изображений на светочувствительном слое уравнять в дальнейшем процессе не может, и это обстоятельство является одним из главных препятствий для применения широкоугольных объективэв.
Если объектив обладает такими аберрациями в плоскости выходного зрачка, что площадь сечения S' выходящего конического пучка этой плоскостью возрастает при увеличения угла zu' между осью и главным лучом пучка, то освещенность Е' согласно формуле (103,15) убывает в меньшей мере, чем это следует из формулы (103,16). Впоследствии будет показано, что аберрации плоскости выходного зрачка и в плоскости изображений оптической системы не являются независимыми величинами и связаны соотношениями, независящими от конструктивных элементов в системе. Поэтому, ес\и действующая диафрагма совпадает со входным зрачком хорошо исправленного объектива, дающего пригодные на практике изображения, то аберрации в плоскости выходного зрачка у такого объектива имеют определенные значения и часто такие-что площади S ' для различных углов я/ мало отличаются от значения SP, о. Но если действующая диафрагма находится между двумя частями сложного объектива, то вторая часть этого объектива может быть выбрана таким образом, что площадь сечения выходящих пучков, будет значительно возрастать при увеличении угла я/ главного луча пучка с осью. В то же время первая часть объектива до диафрагмы может быть построена таким образом, что совокупность обеих частей, г. е. объектив в целом, будет иметь малые аберрации в плоскости изображений.
Изложенная возможность уменьшить падение освещенности к краям поля объектива была использована М. М. Русиновым при расчете широкоугольных объектов типа „Руссар"; площадь сечения Sp’ пучка выходящих лучей для угла о/, равного 40°, у объектива „Руссар 2э“ в 1.27 раза больше, чем площадь выходного зрачка, когда го' — 0; освещенность Е’ у этого объектива убывает почти точно по формуле; Е1 = Е0’ cos3 zv’.
Подробное рассмотрение вопроса об освещенности в плоскости изображения можно найти в статье: А. И. Тудоровский [3].
§ 104. Субъективная яркость изображений в невооруженном глазу
Оптическое явление — получение изображения на сетчатой оболочке глаза, который является специальной оптической системой, — сопровождается физиологическим процессом, вызываемым действием света на светочувствительные нервные окончания, покрывающие внутреннюю сетчатую оболочку глаза* Производимое действием света специфическое раздражение воспринимается наблюдателем, оценивается им количественно (более или менее) и ставится в связь с фотометрическими характеристиками наблюдаемых поверхностей и предметов. Обычно оценку указанного
л1' 104- Субъективная яркость изображений в невооруженном глазу
353
раздражения называют „субъективной яркостью" изображения в глазу. В действительности субъективная яркость не связана непосредственно с фотометрической яркостью изображения на сетчатке; в большинстве случаев она определяется освещенностью этого изображения. Вообще же связь субъективной яркости с фотометрическими характеристиками не одинакова в различных случаях и зависит от размеров изображения предмета на сетчатой оболочке. Возможны два случая:
а) точечный источник света и б) источник конечных размеров.
а) Сетчатая оболочка не обладает непрерывным чувствительным слоем; окончания разветвлений зрительного нерва отделены друг от друга нечувствительными промежутками. Чувствительные элементы поверхности имеют линейные размеры около 2 или 3 р. и не более 6 [л; угловая величина предмета, изображение которого на сетчатке покрывает один чувствительный элемент, не превышает одной минуты. Все источники света могут считаться по отношению к глазу „точечными" или светящимися точками, если их линейные размеры имеют угловую величину не более одной минуты.
