Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем (1060803), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

Период 1, растра 1 является дз заданным. Тогда согласно рис. 73 период растра 2 1, = 1, (1 — в(1вз), в' Рнс. 73. Растровая осветнтельная система Число элементов растра 2 должно быть равно числу элементов растра 1. Фокусные расстояния осевых ячеек растров 1 и 2 определяются по формуле (38): /] = з д/(з, — д)' /а = (з, — д) зт/(з, — д — зэ), где зт — удаление изображения 3 от растра 2. Другим примером применения оптического растра являются экраны направленного отражения.

Зеркальные элементы растрового экрана могут быть сферическими и цилиндрическими. На рис. 74 показано сечение элемента растрового экрана. В этом сечении отраженный поток рассеивается в пределах заданного угла 2о'. Из рис. 74 следует: з~п о' = (О,/(2га)] р' 4г' — О'„ () 48) где О, — размер сечения элементов; г — радиус сферической или цилиндрической поверхности элемента. Из равенства (148) следует, что, во-первых, растровый экран эквивалентен диффузному экрану (а' = 90' при О„= г/2), во-вторых, для увеличения кажущейся яркбсти изображения уменьшение угла 2о' обеспечивается увеличением радиуса вогнутой цилиндрической поверхности, т. е.

увеличением фокусного Лг' расстояния элемента растра. Разнообразныепримеры усттг г ройства и применения оптических растров приведены в работе (6]. Перспективной элементной базой для оптических систем является градиентная оплгина ]6]. В градиентных элементах Рнс. 74. элемент растрового экрана (гринах) используются проз- 90 рачные изотропные среды, в которых показатель преломления есть функция координат точки среды. По виду функции и = = 1 (х, у, г) различают три типа гринов: 1) с осевым распределением показателя преломления: а = = ~ (г), л (х) = л (у) = сопз1; 2) с радиальным (цилиндрическим) распределением: и = = г (х' + у'), и (г) = сопз1; 3) со сфероконцентрическим распределением: и = г (х' + у' + + г').

Примером гринов первого типа является сверхпроводящее волокно для систем связи, второго — силовые оптические элементы. В последнем случае традиционные конструктивные параметры дополняются осесимметричным градиентом показателя преломления. Проектирование и исследование оптических систем с градиентными линзами показало, что конструкция систем упрощается (за счет уменьшения числа компонентов).

Другим перспективным элементом, используемым как компонент оптической системы, является дифракционная линза (пластина). Днфракционная линза (киноформ) представляет собой периодическую кольцевую структуру, изготовляемую, например, способом фотолитографии. Киноформ рассматривается как бесконечно тонкий транспарант с заданным амплитудным коэффициентом пропускания. Изменение кривизны волнового фронта после действия днфракционного элемента в практически приемлемом приближении рассматривается в рамках геометрической оптики (4).

Так как при прохождении пучков лучей через киноформы силовое действие сопровождается изменением в спектральном составе излучения, то эти элементы используют для коррекции не только сферической. но и хроматических аберраций. Глава У1 ОГРАНИЧЕНИЕ ПУЧКОВ ЛУЧЕЙ В ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ 33, Диафрагмы Линзы, зеркала, пластины и призмы, входящие в состав оптических систем, имеют конечные размеры и заключены в оправы. Кроме того, во многих оптических системах устанавливаются специальные диафрагмы обычно с круглым отверстием, центрированным относительно оптической оси, которые так же, как и оправы, ограничивают пучки лучей, проходящих через системы. Следствием зтого ограничения является то, что, во-первых, в оптическую систему поступает лишь часть потока излучения, выходящего из каждой точки объекта, и, во-вторых, изображается лишь часть пространства предметов.

От действия оправ оптических деталей, являющихся диафрагмами, и специальных диафрагм, которые могут иметь изменяющееся отверстие (ирисовые диафрагмы), зависят: интегральная освещенность изображения; распределение освещенности по полю изображения; угловое нли линейное поле в границах удовлетворительного качества изображения; разрешающая способность изображения; контраст изображения и другие характеристики, относящиеся к качеству изображенця.

Диафрагма, ограничивающая пучок лучей, выходящих из осевой точки предмета, и тем самым определяющая освещенность изображения, называется, апертурной, а диафрагма, расположенная в плоскости предмета или в одной из плоскостей, с ней сопряженных', н ограничивающая размер линейного поля в пространстве изображения, — полевой. На рис, 75, а и в показано действие апертурной диафрагмы АД.

Из осевой точки А, совпадающей с передним фокусом Р, компонента 1, выходит осевой пучок лучей, проходящий через оптическую систему, состоящую из двух компонентов. Значения входного о„ и выходного а„' ° апертурных углов при прочих равных условиях зависят от диаметра апертурной диафрагмы. Наклонный пучок лучей, выходящий из внеосевой точки В, на рис. 75, а ограничивается оправами компонентов 1 и 2, а на рис. 75, в — апертурной диафрагмой. Средний луч наклонного пучка проходит через центр апертурной диафрагмы и называется главным лучом. Из рассмотрения рис. 75, а и в следует, что от диаметра апертурной диафрагмы зависят как иятегральная освещенность изображения, так и распределение освещенности по полю изображения. 92 Ю Рнс.

75. Действие апертурной диафрагмы г) Освещенность в окрестности точки А' на рис. 75, а и в определяется при прочих равных условиях значениями входных ол (выходных о„' ) апертурных углов, освещенность в окрестности точки В' будет также различной, так как площадь сечения наклонного пучка лучей в плоскости апертурной диафрагмы для рис.

75, а (см. рис. 75, б) больше, чем для рис. 75, в (см. рис. 75, г), а следовательно, будут больше и угловые размеры пучков лучей, входящих в оптическую систему. Положение апертурной диафрагмы влияет на ход наклонных пучков лучей. Обычно она располагается между компонентами оптической системы, как это показано на рис. 75, а и в. В некоторых случаях апертурную диафрагму целесообразно устанавливать впереди оптической системы или за ней. Если апертурная диафрагма располагается в передней фокальной плоскости (рис. 76, а), то главный луч в пространстве изображений будет параллелен оптической оси.

Если апертурная диафрагма установлена в задней фокальной плоскости (рис. 76, б), то главный луч в пространстве предметов будет параллелен оптической оси. Если главный луч в пространстве предметов или пространстве изображений параллелен оптической оси, то ход пучка лучей, к которому относится этот главный луч, называется тглгцгнларичгским. ажх вм / 1 Вв.вя "г Рис. 76. теледентричесиий ход лучей: Рнс. 77.

Входной и выходной и — в простравстве ивопражеиве: 6 — в простраи- Эринии стае предиетов Телецентрический ход пучка лучей в пространстве изображений используется в фотографических объективах для съемки на цветную многослойную пленку, в объективах для телевидения, когда светочувствительный слой фотокатода имеет значительную толщину.

Телецентрический ход лучей в пространстве предметов применяют в измерительных микроскопах. 34. Входной и выходной зрачки Если известны положение и диаметр апертурной диафрагмы, то ее параксиальное изображение в обратном ходе лучей через предшествующие части оптической системы (ход лучей справа налево) или апертурная диафрагма, расположенная в пространстве предметов, называется входным зрачком оптической системы. На входной зрачок опирается конус световых лучей, выходящих из осевой предметной точки и проходящих через оптическую систему.

Иэображение апертурной диафрагмы в прямом ходе лучей через последующие части оптической системы (ход лучей слева направо) или апертурную диафрагму в пространстве иэображений называют выходным зрачком, Положение и размер входного Вх. зр. и выходного Вых, зр. зрачков при расположении апертурной диафрагмы между компонентами 1 и 2 оптической системы показаны на рис.?7. Эти зрачки являются мнимыми, например, зрачки фотографических и проекционных объективов. Входной и выходной зрачки могут быть и действительными: например, если апертурная диафрагма находится перед оптической системой (см. рис.

76, а), то входной зрачок с ней совпадает. Так как входной и выходной зрачки ивляются изображениями апертурной диафрагмы, то выходной зрачок является изображением входного зрачка. Следовательно, главный луч проходит через центр Р входного зрачка, центр Р„д апертурной диафрагмы и центр Р' выходного зрачка (см. рис. 77). 94 Выбор положения апертурной диафрагмы, а следовательно, выходного н входного зрачков, завнснт от конкретной схемы оптического прибора н будет обоснован прн рассмотрении этик схем. Решим следующую задачу. В оптической системе имеется несколько материальных диафрагм, в том числе н оправ оптнческнх деталей.

Требуется определить, какая нз ннх является апертурной. В общем виде план решения задачи будет следующим. Необходимо отыскать положение н размер изображений всех диафрагм в обратном ходе лучей через предшествующие компоненты снстемы. То изображение, которое в мернднональной плоскости служит основанием равнобедренного треугольника с наименьшим углом прн вершине, являющейся предметной осевой точкой, будет входным зрачком. Диафрагма, от которой получено это изображение, является апертурной, а ее изображение через последующие компоненты оптической системы — выходным зрачком.

На рнс. 78, а приведен пример решения подобной задачи для системы, состоящей нз бесконечно тонких компонентов 1 н 2 н диафрагмы д. Построение изображений оправ компонентов 1, 2 н диафрагмы 3 в обратном ходе лучей, т. е. через компонент 1, обеспечивает получение нх нзабраженнй 1', 2' н 3' (нзображенне !' оправы компонента ! н'сама оправа совпадают). Входным зрачком будет то нз этих изображений, которое является основанием равнобедренного треугольника с нанменьшнм углом прн вершине в точке А.

Характеристики

Список файлов книги