Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем (1060803), страница 34
Текст из файла (страница 34)
!76 Следовательно, наименьшая равноудаленность точек, оцениваемая при стереоскопическом зрении (Ле „= т(), Л)ч'зз = ()ч')Ь) Ле~„ где Ь = 65 мм; т1 = 1О = 4,9 10-' рад. Глаз перестает фиксировать равноудаленность точек при расстоянии до ближайшей из них )т „= Ыз) = !320 м. Это расстояние называется радиусом стереосколического зрения. 60. Недостатки глаза н их коррекция У нормального глаза, аккомодированного на бесконечность, задний фокус совпадает с сетчаткой. Такой глаз называется вмметролическим. В тех случаях, когда изображения удаленных предметов не совпадают с сетчаткой, глаз будет аметролическим.
В аметропии различают два случая: первый, когда задний фокус глаза расположен перед сетчаткой (рис. 139, а), — близорукость, или миолия, и второй, когда задний фокус расположен позади сетчатки (рис. 139, в), — дальнозоркость, или гилерметролия. Кроме близорукости и дальнозоркости часто встречающимся недостатком глаза является его астигматизм, заключающийся в том, что изображения взаимно перпендикулярных прямых линий не получаются одинаково резкими вследствие того, что в разных направлениях оптическая сила глаза неодинакова.
Для уменьшения оптической силы к близорукому глазу приставляют отрицательную линзу (рис. 139, б), оптическая сила а) В) г) Рис. 139. Недь тзтзя глаза и ях заррезяяч (рефракция) которой приводит задний фокус г"' на сетчатку. Для этого задний фокус г„' линзы помещают в дальней точке ясного зрения Д близорукого глаза.
Расстояние от линзы до вершины роговицы обозначим с(. Заднее фокусное расстояние линзы ад+ Ы. (292) Аметропия (близорукость и дальнозоркость) выражается в ди. оптриях как величина, обратная расстоянию ад.. Ад — — 1000/ад (293) (для дальнозоркого глаза дальняя точка ясного зрения лежит за сетчаткой, ад положительно). Переходя в формуле (292) к рефракции в диоптриях и используя (293), получим, что 1ав ПВО Ад ~ие1я .~а тт~т~ж~т ' Таким же путем вычисляют рефракцию положительной линзы, корригирующей дальнозоркость (рнс. 139, г).
Из формулы (294) следует, что рефракция О корригирующей линзы не равна аметропии А глаза, это учитывают при назначении очков. При использовании контактных очковых линз д ж О, следовательно, 0 = Ад. Для коррекции астигматнческого глаза линза должна иметь Разную рефракцию во взаимно перпендикулярных меридиональных сечениях, т. е. она должна быть ограничена цилиндрическими или торическими поверхностями. Помутнение хрусталика — один из недостатков глаза.
Помутневший хрусталик часто требуется оперативно удалить. Глаз, у которого удален хрусталик, называется афакическим. Естественно, оптическая сила афакического глаза резко падает, и для ее компенсации применяют очковые линзы для дали +(10 ... 11) дптр, а для работы вблизи +(13 ... 14) дптр, Г л ез в ез Х!! ОПТИЧЕСКИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ 01. Назначение н виды осветительных систем Особый класс оптических систем составляют осветительные системы, предназначенные для освещения какого-либо предмета направленными пучкамй лучей. Оптические системы дзя освещения больших площадей, в том чнсле маячная оптика, относятся к области светотехннкй, н нх не рассматривают в теории оптических систем. С помощью оптической осветительной системы решают задачи наиболее полного использования светового потока, попавшего в систему, н создания равномерной освещенности предмета.
При освещении предметов конечных размеров возможны следующие три схемы: освещаемый предмет у находится в бесконечности, источник света 1 расположен в переднем фокусе оптической системы 2, которую в этом случае называют коллиматором, или прожектором (рис. )40, а); г. оптическая система 2 проецирует источник света 1 непосредственно на освещаемый предмет у; в этом случае оптическая система называется конденоором (рис. !40, б); освещаемый предмет располагается в ходе лучей; проходящих через конденсор 2, который проецирует источник света 1 во входной зрачок диаметром 0 последующей оп- бэ тической системы (рнс.
!40, в); предмет у обычно располагают вблизи конденсора, так как в этом случае диаметр конденсора будет наименьшим. Выбор одной из двух последних схем определяется в 6 зависимости от распределения ЯРкости на ИздучаЮЩей О ЕРХ- Рвс. !4О. Са, а осаащавпа и ата у ности источника света. Если его сптааасиса систамса с помощью астоаяркость равномерна инетопасе- ппаа саста !Зь 179 ний, связанных с нагревом предмета, например диапозитива, то Применяют оптическую систему, изображающую световое тело'источника света в плоскости освещаемого предмета.
В этом случае каждой освещаемой точке предмета будет соответствовать сопряженная с ней точка излучающей поверхности. При неравномерной яркости излучателя рекомендуется применять оптическую систему, создающую его изображение во входном зрачке последующей системы, так как в этом случае каждая точка предмета освещается лучами, исходящими из всех точек излучающей поверхности. Осветительные системы могут бать линзовыми, зеркальными или зеркально-линзовыми.
62. Оптическая схема прожектора дальнего действия Прожектором называется оптическая система, концентрирующая часть светового потока источника света в узкий пучок как для освещения удаленных предметов, так и для передачи сигналов на большие расстояния. В зависимости от диаметра выходного зрачка О' прожекторы делят на приборы дальнего действия с,0' = 800 ... 2100 мм, ближнего действия с 0' = 500 ... 650 мм, светосигнальные с /!' = = 105 ... 250 мм и коллиматоры, отличающиеся тем, что освещаемый предмет располагается вблизи прибора. Основными оптическими характеристиками прожектора являются сила света, коэффициент усиления, дистанция оформления пучка, угол рассеяния и угол охвата. Освещенность изображения определяют по формуле (218): Е' = тпЕ' з!и'оь, где т = т,.~тати то.ь коэффициент пропускания оптической системы; т,„— коэффициент пропускания атмосферы или другой среды на пути хода лучей после действия прожектора; Ь' =- = (и'/п)Ч.
— яркость изображения, определяемая по формуле (205); /. — яркость источника; и н п' — показатели преломления среды пространства, где помещен источник, и среды пространства изображений соответственно. Обычно и = и' = 1. Лля определения значения о'„обратимся к рис. 14!. Источник света с прямоугольной излучающей площадкой размером схй помещен .в передней фокальной плоскости оптической системы, представленной в виде бесконечно тонкой линзы. Освещаемый предмет находится на больп)ом расстоянии р от оптической системы. Поэтому з!и аь..Ь/(2р), где  — диаметр входного зрачка оптической системы, который во многих случаях можно принять равным диаметру 0' выходного зрачка. Таким образом, Е' = тп (и'/п)з Ш*/(4р'), (295) 160 Рве.
141. Ход лучей в прожекторе (коллвматоре) Сравним полученную формулу с равенством '(168) при е = 0: Е' = /„р/р', где /„р — сила света прожектора. В результате сравнения получим, что /,в = тн (и'/п)в Ебв/4 (296) или при я = и' = 1 сила света /,р — — т/Ле;р, где Я; — площадь выходного зрачка (входного зрачка при )'.1 = с)'). Таким образом, сила света прожектора растет пропорционально увеличению площади выходного (входиого) зрачка при одной и той же яркости источника света. Формулы (295), (296) справедливы при удалении освещаемого предмета от прожектора на расстояние р >~ р,. Расстояние р, определяет дистанцию оформления пучка (точка Мо — первая по ходу лучей, в образовании которой участвуют лучи, идущие в край входного зрачка диаметром Т1).
Для точки /ч' действующий диаметр входного (выходного) зрачка уменьшается до значений Йн ():)'н) Для прожектора (коллиматора) р, ж П/'/с. Коэффициентом усиления прожектора называют отношение силы света прожектора к силе света источника по направлению нормали: «р = /пр//во, = т/-Я.р/(И„,) = т (П/д)в, где ):1 — диаметр входного зрачка оптической системы (Еэ = 0'); й — диаметр источника. Коэффициент усиления прожектора достигает значения «врпвх = 1О 000.
Угол рассеяния прожектора 2а' зависит как от размеров с и « светового тела источника света (рис. 141), так и от сферической аберрации оптической системы. Из рис. 14! следует, что угол рассеяния в мериднональной плоскости, совпадающей с плоскостью рисунка, 2ьь,' = 2ьь, можно определить по формуле 1н ю,' = с/(2/'), (297) а в другой меридиональной плоскости, перпендикулярной к плоскости рисунка, — по формуле !Н 'оь = Ы(2/'). (298) Так как обычно фокусное расстояние /' значительно превышает с и Ь, то 2ьь,' = с/Г и 2ььь' = ЫГ. (299) При использовании точечного излучателя угол рассеяния появляется за счет дифракции: 2в' ж Х/Р, где Х вЂ” длина волны света; Р— диаметр входного зрачка оптической системы прожектора, равный диаметру Р' выходного зрачка (система принята тонкой). Для Х=610'мм 2ы'ж(6 !О-'/Р)р,з — !20'/Р.
(300) Так как оптическая система прожектора (коллиматора) обычно имеет сферическую аберрацию, то действительный угол рассеяния будет больше, чем вычисленный по приведенным выше формулам. Диаметр освещаемой поверхности 2у' = Р + 2в'р, где Р— диаметр входного зрачка, принятый равным диаметру выходного зрачка.
Отметим важный момент, связанный с выбором фокусного расстояния объектива коллиматора. Из формул (297) — (299) следует, что, чем больше фокусное расстояние /', тем меньше угол рассеяния, определяемый конечными размерами с и Ь источника излучения. Фокусное расстояние объектива определяют при заданном допустимом угле рассеяния и известных оазмерах излучаюшей площадки, учитывая влияние сферической аберрации и явление дифракции. Углом охвата 2 оз называется двойной апертурный угол в пространстве предметов, характеризующий полноту использования светового потока источника света (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
