основи оптики
7.2. Обмеження пучків променів
Обмеження пучків в оптичних системах пов'язані з кінцівкою фізичних розмірів оптичних елементів. Ці обмеження позначаються на схемах і кресленнях у вигляді діафрагм. роль яких можуть грати оправи лінз, а також окремо розташовані діафрагми.
7.2.1. апертурна діафрагма
Апаратура (лат. - отвір) - це поняття, яке в геометричній оптиці визначає розмір пучка променів.
Апертурна діафрагма - це діафрагма, яка обмежує розмір осьового пучка (що йде з осьової точки предмета).
Луч, що йде з осьової точки предмета і проходить через край апертурними діафрагми називається апертурним променем.
Параксіальної зображення апертурними діафрагми в просторі предметів. сформований попередньої частиною оптичної системи в зворотному ході променів, називається вхідним зіницею оптичної системи.
Вихідна зіниця - це параксіальної зображення апертурними діафрагми в просторі зображень. сформований подальшої частиною оптичної системи в прямому ході променів.
Якщо апертурная діафрагма знаходиться в просторі зображень, то вихідною зіницею є сама апертурная діафрагма. Якщо апертурная діафрагма знаходиться в просторі предметів, то вхідним зіницею є сама апертурная діафрагма.
Вхідне вічко, вихідне вічко і апертурная діафрагма пов'язані. Апертурний лазера всередині системи проходить через край апертурними діафрагми, в просторі предметів - через край вхідної зіниці, а в просторі зображень - через край вихідної зіниці.
Головний промінь - це промінь, що йде з внеосевой точки предмета і проходить через центр апертурними діафрагми.
За законами параксіальної оптики головний промінь також проходить через центр вхідного зіниці в просторі предметів і через центр вихідного зіниці в просторі зображень.
Верхній промінь внеосевой пучка - це промінь, що проходить через верхній край апертурними діафрагми і відповідні йому зв'язані точки вхідного і вихідного зіниць.
Нижній промінь внеосевой пучка - це промінь, що проходить через нижній край апертурними діафрагми і відповідні йому зв'язані точки вхідного і вихідного зіниць.
Апертурна діафрагма - це діафрагма, зображення якої видно під найменшим кутом з осьової точки предмета.
Якщо предмет знаходиться на нескінченності, то апертурная діафрагма - це діафрагма, зображення якої має найменші лінійні розміри.
7.2.2. Польова діафрагма
Поле - це частина площини предметів. яка зображується оптичною системою.
Польова діафрагма - це діафрагма, що обмежує розміри поля.
Польова діафрагма розташовується або на поверхні предмета, або на поверхні зображення, або в площині проміжного зображення. Зображення польовий діафрагми через відповідні частини оптичної системи називаються вхідними та вихідними люками (вікнами).
7.2.3. виньетирование
Виньетирование - це додаткове обмеження внеосевой пучка. викликане будь-якими оправами або діафрагмами, крім апертурними діафрагми.
У загальному випадку область діафрагми виглядає так, як показано на малюнку, з якого видно, що пучок зрізається зверху на величину, і знизу на величину. Ці величини можуть бути рівні один одному, тоді виньетирование симетрично. Якщо - виньетирование несиметрично.
Коефіцієнт виньетирования - це відношення розмірів срезаемой частини діафрагми до її радіусу. Коефіцієнти виньетирования зверху і знизу обчислюються наступним чином:
- сприяє зменшенню поперечних габаритів оптичної системи,
- виключає з формування зображення крайні зони внеосевой пучків (саме вони зазвичай мають великі і важко переборні аберації).
- зменшує розміри (і енергію) пучків, що призводить до нерівномірного розподілу освітленості внеосевой зон зображення,
- в дифракційно-обмежених оптичних системах якість зображення визначається дифракцією. причому чим менше результуюча апертура (розмір пучка), тим більше вплив дифракції, тобто погіршується якість зображення.