Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем (1060803), страница 32
Текст из файла (страница 32)
При наличии хроматизма увеличения изображения предметов приобретают нежелательные цветные контуры, которые создают иерезкость изображения. Рассматриваемая аберрация возрастает при увеличении угловых полей оптических систем и зависит не только от конструктивных параметррв и выбора материалов, но и от степени исправления хроматизма положения. Если оптическая система тонкая, а предмет расположен в бесконечности, то хроматизм увеличения Отсюда видно, что эта аберрация зависит от положения зрачка (Н, = аг прн Р! = 1) и степени исправления хроматизма положения. Для тонкой системы при з, = — со, и' = 1, а' = 1 хроматизм положения Лзь,,х,=й! ~ См ь=! Таким образом, в тонкой системе если хроматизм положения исправлен (это возможно лишь при ~ С„= О), то и хроматизм увеличения исправлен, а также если входной зрачок оптической системы совпадает с первой поверхностью (ар — — О), то хроматизм увеличения также равен нулю. !н7 о7.
Сферохроматнческая аберрация н хроматические аберрации широких наклонных пучков Сферохроматическая аберрация, или хроматическая разность сферических аберраций, — это ошибка в изображении осевой точки, образуемом реальными лучами различных длин волн, возникающая вследствие того, что сферическая аберрация в лучах с длинами волн ты Хе и Хе не одинакова. В оптической системе (рис. 132) могут быть исправлены сферическая аберрация для основного цвета (оз„'р х, — — О) и хроматизм положения (ххах,.х, = О).
Однако вследствие большой разности в сферической аберрации для излучения с )х и Хз качество изображения может оказаться неудовлетворительным. При этом, чем больше высота т лучей во входном зрачке, тем сильнее сказывается влияние этой аберрации. Сферическую аберрацию (см. п. 50) можно представить следующим образом: Ьз = з — зо = а!а* + ааол + ....
(289) где а„а„... — некоторые постоянные, не зависящие от величины т; о — входной апертурный угол (текущее значение). Применим формулу (289) для двух длин волн Хх и Хя: озх, = зх, — зо х„, 'бзх, = зх, — зо х,. Сферохроматизм может быть вычислен по следующей формуле: Л„ „ = бз„, — Дз„, = (з,, — з„,) — (з„, — з,,),, (290) где (зх, — зх,)е = бзх„,х, — хроматизм положения. Так как сферическую аберрацию определяют относительно плоскости параксиального изображения для Х„ то формула (290) ле ' л, будет иметь другой вид: пх, — х, = зх, — зх,. 168 Рис. 132. Сферохрома- тнческая аберрапня Рнс. !ЗЗ.
График сферокроматнческой аберрапии прн ее оптимальном нспраалении Лр Лх Ле Рис. 134. График анео е. нык аберрапнй пля излу. чеиий с различными ялн. нами коли Таким образом, при исправленном сферохроматизме зь, = = з(, или ам, = ац,, 'азь, = азх, и т. д. Если ограничиться аберрациями 111 порядка, та Яц„, = Ям, Из формулы (290) следует, что для исправления сферохроматизма необходимо, чтобы з),, — з(, = Лзеь„ь,.
Однако при этом приходится допускать остаточный хроматизм положения. Оптимальным исправлением сферохроматизма будет его равенства нулю для зональных лучей, т. е. когда (рис. 133) (зА,)з = (ай ° )з. Изложенное выше позволяет сделать заключение о том, что сферохроматическая аберрация относится к аберрациям широкого осевого пучка лучей, рассматриваемого в рабочем участке спектрального диапазона. По аналогии можно сделать вывод, что в широком наклонном пучке реальных лучей внеосевые аберрации для излучений с различными длинами волн могут оказаться также различными (рис. 134) даже для меридианального пучка лучей. При этом хроматизм увеличения может быть и исправлен (у'„,ь, = у' х,), но наличие хроматической аберрации лучей широкого наклонного пучка приведет к ухудшению качества изображения внеосевых точек, что сказывается в появлении нежелательного окрашивания.
Глава Х1 ГЛАЗ КАК ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА 58. Устройство глаза Замечательная способность видеть, т. е. познавать окружающий мир посредством зрения, обеспечивается сложной оптической и физиологической системой — глазом. Эта система преобразует энергию оптического излучения в зрительные ощущения.
Внешне наш орган зрения представляет собой шаровидное тело — яблоко, почти полностью покрытое непрозрачной оболочкой — склерой ! (рис. (35). В передней части оболочка более выпукла и прозрачна. Эта часть называется рогоеицей 10. Радужная оболочка 7 является диафрагмой. Через отверстие в радужной оболочке — зрачок — свет пооннкает в глаз. Хрусталик д представляет собой двояковыпуклую эластичную линзу, на которую действуют мышцы Г1 цилинарного тела, изменяющие кривизну поверхностей этой линзы.
Хрусталик разделяет внутреннюю полость глаза на две камеры: переднюю 9 (между роговнцей и хрусталиком), заполненную водянистой влагой, и заднюю 12, заполненную стекловидным телом. Внутренняя поверхность задней камеры покрыта сетчаткой (ретиной) б. Между сетчаткой и склерой находится тонкая сосудистая оболочка 2, представляющая собой сеть кровеносных сосудов.
Сетчатка является разветвлением зоительного нерва 5, место входа которого называется слепым пятном 4. В сетчатке р асположены светочувствительные элементы — палочки и колбочки (рецепторы), являющиеся окончанием зрительного нерва. Первые имеют форму цилиндра диаметром около 2 мкм, вторые— форму груши с наибольшим диаметром 4,5 ... 6,5 мкм.
В пределах слепого пятна светочувствительные элементы отсутствуют. Несколько выше этого пятна расположено желтое пятно Л, ограниченное овалом с осями поимерно ! мм по горизонтали и 0,8 мм по вертикали (6' поля зрения). В средней части желтого пятна находится центоальная ямка, светочувствительный слой которой состоит только из колбочек, причем каждая нз них имеет собственное нервное волокно. диаметр центральной ямки приблизительно соответствует 2.5 поля зрения. Центральная ямка — это участок наиболее ясного видения. Линия 18, проходящая через центр желтого пятна и заднюю узловую точку глаза, называется зрительной осью. Она отклонена от оптической оси 14 глаза иа угол около 5'.
!70 С удалением от цент- 17 ральной ямки число колбочек уменьшается, число, п 1 палочек увеличивается. Число периферийных кол- г бочек, связанных с одним ю нервным волокном, по мере удаления от желтого пятна увеличивается. Число колбочек на сетчатке Х примерно равно 7 млн., палочек же значительно больше (75 млн. ь более). Диаметр зрачка глаза у различных лиц состав- рис. !36. слроеиие глаза лает 1,5 ... 8 мм и в тех же пределах может изменяться в зависимости от условий освещения: при большем освещении зрачок уменьшается, и наоборот.
Глазное яблоко с помощью мышц может вращаться в пределах углов до 45 ... 50', выполняя сканирование предмета. Расстояние между центрами зрачков глаз — глазной базис— у взрослого человека составляет 58 — 72 мм. Среднее значение глазного базиса 65 мм. При наблюдении близко расположенных предметов глаза поворачиваются так, что их зрительные оси составляют некоторый угол — угол конвергенции, — имеющий наибольшее значение 32'.
59. Основные характеристики глаза Оптическая система глаза образует на сетчатке действительные изображения объекта наблюдения, которые воспринимаются светочувствительными элементами (колбочками и палочками). Физиологическая система восприятия светового раздражения элементов сетчатки и накопленный опыт зрения переносят действительное и перевернутое изображение на сам объект наблюдения.
Оптическую систему глаза можно представить как комбинацию из двух линз: роговицы и хрусталика, разделенных полостью передней камеры, заполненной водянистой средой (влагой). Передняя поверхность роговицы граничит с воздухом, между хрусталиком и сетчаткой находится стекловидное тело. Параметры глаза как оптической системы, являющиеся результатом статистических исследований, приведены ниже. Постоаииые параметры Покаэатели преломлеииа: роговипы водяиигтоа среяы и стекловидного тела крустяликя Ц376 1,336 1,386 171 Расстояние, мм, от вершины рогоиицы до: аадней поверхности роговицы задней поверхности хрустэлниа Радиусы поверхности роговицы, мм: передней аадней . 0,5 7,2 7,7 6,8 Параметры, завясящяе от состояния гааза В покое Прн ненбольшем непряженнн Расстояние, мм, от вершины роговицы до: передней новерхностн хрусталика.....
3,6 передней главной точки . .. .. .. . . 1,348 задней главной точки . ... . . . .. . . 1,602 передней узловой точки . .. . . .. .. 7Я78 задней узловой точки ... . .. .. .. . 7,332 переднего фокуса . .. . .. .. .. . . . — 15,707 заднего фокуса . . . . . . . . . . . . . .
24,387 входного зрачка , . .. . .. .. . .. . 3,047 выходного зрачка ... . .. . .. .. . 3,567 Радиусы поверхности хрусталика, мм: передней 10 5,33 задней.. — 6 — 5,33 Фокусное расстояние, мм: переднее — 17,055 — ! 4,169 заднее 22,785 18,930 Оптическая сила глаза, дптр .. . .. . . 58,б4 70,57 Увеличение в зрачках . . .
.. .. 0,909 0,94! Округленные значения некоторых параметров глаза даны на рис. 136. Глаз с такими параметрами называется схематическим. Из приведенных данных следует, что заднее фокусное расстояние глаза, определяющее его оптическую силу, может изменяться примерно иа 20%. Эта способность глаза, называемая аккомодаг4иец, обеспечивается действием мышц цилиарного тела, изменяющих кривизну поверхностей хрусталика.
Благодаря аккомодации изображения разноудаленных предметов приводятся на поверхность сетчатки. При аккомодации глаза на бесконечность его заднее фокусное расстояние наибольшее !22,786 мм) и задний фокус совпадает с сетчаткой. Этот случай соответствует спокойному состоянию глаза, т. е. отсутствию напряжения аккомодационных мышц 3,2 1,??2 2,086 5,533 6,847 — ! 2,397 21,016 2,668 3,212 Рис. !Зб. Оптическая система глаза: — еккомоннроеенного не оесноне ность; б — оон неноокьшеа еккомохеенн (рис. 136, а).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
