Быков Р.Е. Теоретические основы телевидения (1998) (1142168), страница 4
Текст из файла (страница 4)
!. 3). Оптическую систему зададим положением главных плоскостей Н ы Н' фокусов Г в Г. Из точки В проведем лучи: 1, параллельный оптической оси, ы 2, проходюцвй через передвпй фокус Г объехтива. Первый в пространстве изображеввй пройдет через задний фокус Г(1'), а второй будет рююростраыяться параплельво оптыческой осй (2'). Их пересечение В' образует ызображевие (сопряжеввую точху) соответствующей точки В сцевы. Изображепые точки А, лежащей ва оптичеоой осы, можно получать, проведя из точки В' перпендикуляр к оптической оси: точка А' будет взображевием точки А.
Найти ее можно также путем графического построения. Выберем проызвольвый луч 3. Этот луч пересечет переднюю главную плоскость. Через передний фокус Г проведем перпендикуляр к оптической осы объектива и из точки С пересечения его с лучом 3 построим лвиию (пунктир 4), параллельпую оптической осв, до пересечения ее с задвей главное плоскостью. Если точку С считать источником света, который находится, как видно пз рис.
1. 3, в передпей фокапьыой плоскости, то воображаемыы луч 4 пройдет через задний фокус Г', а луч, распростраияющыйся из точки С по 15 путы 3, в прострплстве юображеввй будет параллелен лучу 4' (так как луч 3 йвоображаемьй луч 4 выходят ю одной точкв С, лаюш ей в передней фокальной плоскости), т. е.
зто луч 3'. Бго пересечение с оптической осью н будет юображеввем точки А. Таюсм образ~м, ппосжость, проходжпап перпевдвкулярво оптвчесюй осн сжтемы н включающая отрезок А'В', будет шюскостью резкого взображенвя сцены (плоскосгью фокусвровкн), содержащей нзображенве отрезка АВ. Дпя определенны положения плоскости фокусировки юображеввя влв соответствующих сопряженных точек отвосытелъно переднего н заднего фокусов можно воспользоватыж аналитическими соотношениями, вытекающими ю уравнения Ньютона хх'=Д", где х,х' — расстояния от переднего фокуса до объекта сцены ы от заднего фокуса до плоскости фокусыровкы;у,'!' — переднее н заднее фокусные расстоявыя (еслы положительным направлеывем оптической осы считать направление распространеывя света, то значения х ы У; как ввдю ю рнс. 1.
3, будут отрвцательнымы). Из (1. 2) следует, что х'=уу"(х. Для определення положевыя плоскости фокусировки относительно главных плоскостей можно воспользоваться уравнением Гаусса /"!и'+Яа= 1, (1. 3) где а, и' — расстояния от передней ы задней глапньп плоскостей до объекта ы плоскости его фокусировки соответственно. Из (1. 3) следует '=и -л (1. 4) Прв расчетах значений а' нпн х' все величины должны использоваться с учетом знаков.
Уравнения (1. 3) н (1. 4) вытекают нз злементарных геометрнческих построешй (рыс. 1. 3). В практвческвх расчетах опти- ческого звена ТВС првходвтсп Н 1 Н Н' пользоваться понятиямн о линей- / вом (поперечном), продольном г С 3 „, ы угловом увеличениях. А е > ! А' лъиейным увеличением (3) опар тнческой системы называют отношение значения фрагмента нзоб- , Н' раженвп в плоскости фокусвров- кы (напрвмер, А'В' ва рве. 1.
3) и а' к соответствующему значению объекта сцены (АВ) р =А'В'!АВ, рвс. 1.3. посгрссвво оисвчсского вьоп- Для сжтемы с фокуснымв рас- рьисввв стоянвямы !'н 3' 16 )) = -37х = -х7!'= -УаЩа). Продольное уеепичмим (а), влн увеличение по оптической осн,— отношение расстоянии Ьх' между двумя точками на оптической осн в щюстравстве взображеввй к расстоянию Ьх между сопряженпымн с внмн точкамн на осы в пространстве объектов а=(Ьх'!Ьх) при Ьх-+О.
Дпп системы с фокусвымв расстояннямв !'ы /' а (гщ)2 Углаеым увеличением (у) называют отношение тангевса угла а, (рнс. 1. 3) в пространстве юображеннй к тангеысу соответствующего угла а, в пространстве объектов — угла, под которым луч проходят в пространстве объектов по отношению к оптыческой осы, у=1йа'/1йа. Для системы с фокусвымы расстоянвями3'ну" у=а/а =-ЛК,О). (1. 7) Для наиболее распространенного случая!'=у' (среда пространства объектов в пространства юображевый — воздух) соотношения (!.
4) — (1. 7) првобретают ввд Р-"а7а. =Р"У=У '. Видно, что ау=)). Оптический узел ТВС, как правыло, является сложной оптической системой. Например, в студийной камере цветного телевидении, телевювонном микросколе н другнх преобразователях приходится сопрягать несколью оптических звеньев. В зтвх случаях для построения изображении можно воспользоваться методами, прыводящвмы сложную систему к зквнвалевгной, т.
е. найти положение фокусов ы главных шюскостей такой эквивалентной оптической системы (7). В щюцессе синтеза сложной снстемы определяют взаимное расположевне главных плоскостей составляющвх элементов; счыгают известными также значення вх фокусных расстояшй (рыс. 1. 4). ~~~з~ -' Р 1аП р юбр в оао оа 17 В расчетах будем рассматрнаать случай оптвческой системы ы ее звеньев в воздухе. Положвм, что проювольвм точка в пространстве объектов А, на рыс 1. 4 находвтся ва оптической осв свстемы ва расстоянии а, от передней главной плоскоств Н, первого оптвческого звена. Ее нзображевые А', будет на той же осв на расстоянвв а;, определяемом выражением (1.
4): а',=а,Яа,-Д). Эта точка будет объектом А, для следующего оптического звена. Ее ызобРаженве А, можно постРовть малогвчно, пРЯчем а,= азй(аз-,уз), где аз=а,-А,. Првввмая эту точку м новый объект А„можно найтв ее взображенве. Аналогвчвые вычисления можно проювеств для всех лз звеньев. Изобршкением точки А, на выходе сыстемы будет точка А . Лвыевыое увеличение ))з в нервом звене снстемы в соответствии с (1. й) фз =а,/а„во втором фи=а;/а . Следовательно, увеличение первых двух звеньев р', э=а,аз1(а,аз).
1зетрудно видеть, что полное лынейное увелвченые системы Для определенна фокусных расстоянвй н положеныя главных плоскостей сложной оптической системы рассмотрим входной луч 2, параллелъный оптической осы, н проследим, как указано выше, его прохожденве через сложную оптыческую систему. Обозначвм расстоянве луча 2 от оптыческой осв Ьз.
В результате построевыя уставоввм, что на выходе этот луч пересечет оптвческую ось в точке Рх. Эта точка ы определит заднее фокусное расстоявве 18 — эквнвалевтное заднее фокусное расстоянне рассматриваемой оптической снстемы. Км выдво ыз рве. 1.4, Л=йз~!й ~ а положевве эквывалевтыой задней главной плоскостн системы можно определить, еслн продолжвть направленца входного (2) в выходного (2") лучей до вх пересечеывя (пувхтыр) н шютронть плоскость, перпевдвкулярвую олтвческой осв ы включающую полученную точку.
Плоскость Нх будет задней главной плоскостью олтыческой Для определенна переднего фокусного расстоянвя 1м положеввя точяв фокуса Гх ы передней главной плоскоств Нх следует проювести построевве хода лучей в обратном ваправленвн. Таким образом, рассматрвваемая сложная олтыческая система может быть сведена к жвввалеытной, определены ее параметры, которые могут быть нспользованы для построення юображемя.
Выше рассматрывалось построение юображевм плоской сцены. В процессе анализа формвроваввя юображеввя объемной сцеыы вводят понятые о глубине юображаемого пространства. В пространстве обьектов плоскостью, сопряженной плоскости Н; взображеныя, будет Н, (рыс. 1.э1. Точкам объекта, лежащим вне этой плоскости на юображенни, т.е. в плоскости Н„будут соответ- 18 ствовать кружкы рассеяны. Это и и и и и видно ю рве. 1. 5, где указаны точка 1, лежащм в плоскостн Н, пространства объектов н сопряженная с ней точка 1' в плоскости ызображення Нь точка 2, удаленная от плоскости Н, на расстоявве Ьз, н сопряжевнм с ней точка 2' в пространстве юображеввй, а также точка 3, удаленнм от плоскоств Н, на расстовные Ь„ в сопряженнм с ней точка 3'.
ВйДВО, Чта В ПЛОСКОСТИ фОКУСНРОВКЫ ГЯ, ! З К „гилея„нее,иЗЕ (Н~) точки 2 н 3, удаленные по еиилнниоарострзнепи глубыве сцены на расстояння Ь в Ь„будуг отображеыы в ваде кружков рассеяния с дыамстрамы Ыз н Аз соответственно. Если учесть, что светочувстввтельные элементы преобразователя ызображевйя ТВС имеют конечные размеры, вяпрвмер Ь х д, то точкы 1, 2, 3 ы все элементы сцены, лежшцые между плоскостямв Н, ы Н„будут переданы практвческы с одыыаковой резкостью, если будут выполнены условм аз~~бе аз~~б т. е.
если кружкы рассеяния не превысит размеры элемента рюложеныя преобразователя ызображеныя. Пяоскоств Н, ы Нз будут огранвчввать пространство объектов, передаваемых с заданной четкостью. Расстоявые Ь между шюскостямв Н в Н называется глубиной изображаемого ыространснма: Ь=а -аз. Его нетрудно определить вз пвс. 1. 5: Ю~аз=фЬз н Ю/аз=аз1бз. Учвтывая, что Аз=ЫЩ Аз=Аз/)) ы 1, 10), т.
е. Нз=Аз=д1)), где Ю вЂ” высота элемента разложенвя преобразователи в плоскости юображенвя, )) — коэффвцвевт лвнейвого увелыченвя оптвческой системы, получим (!. П) Лзрз-д' Мозно показать, что глубвна пространства Ьз (в сторону к объективу) меньше, чем в сторону удаленвя от плоскости ваведенвя (Ьз). Из выражеввя (1. 11) видно, что глубвва взображаемого пространства )чюзшчывается с увелвченнем расставляя а, до передаваемого объекта в с уменьшенвем диаметра диафрагмы 11, огранвчввакяцей входной световой поток.
Роль дыафрагмьь ограввчввающей световой поток, существенна в формвроваывв взображеввя не только в отношеывв глубвны пространства, отображаемого с заданной резкостью. Диафрагмы Рвс. КП К определепто пола гпеепк оптической системы определтот в ту часть сцены в ваправлевлп, перпендикулярном оптической оси, которая может быть отображена па изображении, т. е. определяют поле зрения оптической системы. Положим, что Ю (рве. 1.6) — действвтельвая диафрагма, которая ограничивает пучок световых лучей, участвующих в формыровапыы юображеыпя, — апертурная диафрагма, Юг в Ю, — изображения этой диафрагмы в передней ы задней частях оптической системы. Если Ю, влв Юг заменить реальными диафрагмами, то оыы будут ограпйчывать световой поток так же, как дыафршма Ю.
На основания этого в опгпке вводят понятые о входном зрачке Юг— действительном отверстии ылы его изображеывп, которое огравычввает падающий све'оной пучок. Выходным зрачком Юг называют юображегше входпого зрачка всей системой. Входной зрачок определжт пучок световых лучей, участвующвх в формвровавыв пзображеывя. Однако ые все световые лучи, прошедшие через входпой зрачок, пропдуг через оптическую систему. Действительно, пучок от точка Е мпвует ахтыввую часть оптической свстемы в, как вплпо ю рыс. 1.6, будет поглощен оправой О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
