Быков Р.Е. Теоретические основы телевидения (1998) (1142168), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Пучок от точки С лишь частично пройдет через систему в создаст взображепие с умевьшевлой освещенностью. Такым образом, первферыйпая часть юображеыыя будет затемыена за счет частвчпого поглощеппя пучка; зто явление ыазывают виньвтирвванивм. Поле зрения сыстемы оказалось в рассматриваемом случае ограйвчеыо оправой входного звена системы. Ограничение полз зревыя может осуществляться ы другвмы элемевтамв системы влы спепвальпо введенной диа4рагмпй ноля эрвния. Качество телевызыопвого юображепвя в значительной мере определяется освещепвостью оптического ызображевыя па входе преобразователя. Для вьшолпепыя соответствующих расчетов следует установить свюь между освещеввостямы изображения Е в передаваемой сцевы (объекта) Е,е.
Рассмотрвм элемевтарвый участок ыэображевпя ЬВ', сопряжеввый с участком объекта передачи ЬЕ (оба ваходатся ва оптыческой осв системы, рыс. 1. 7). Освещен- ег в пооп Е =ЬГ'/ЬЕ', где ЬГ' — световой поток, првходящвйся ва уча- Е„~ сток ЬЕ', который можно выразить через световой поток ЬГ, если учесть потери света в объективе (р): ЬГ'=Ьрр, т.
е. Е =ЬГр/ЬЯ'. Световой поток ЬГ может быть Рпс. 1.7. К опредептжо сми м~- Е зрачка объектива ЬГ=Е Уче дг е',г',нпеппост где площадь зрачка Я,„=яЮг/4; и сцепи следовательпо, ЬГ=Е пЮг/4. Освещеввость зрачка представым через силу света 1 в яркость 1. площадки ЬЕ: Е =1/аг, где а— расстояние от объектива до площадки ЬЯ. Так как 1=ВЬЮ, то Е =ХЬЯ/аг; следовательно, ЬГ=ЫЯяЮг/(4аг). Освещенность Е 1ЬЕяЮйр/(4агЬ.ч ) 1,яЮгр/(4аг/)г) так как Ь.ч/Ь.ч /1г Воспользовавшвсь уравнением Гаусса (1. 3), выразим расстояыые а через фокусное расстояппе / п козффпцпеыт увелычевыя системы /): а=/0)+1)/В. Следоаательво, Е =яЦгЮг/(4(1+/1)г/г]. Учтем, что отйошевпе Ю//' в оптике называют атнаситввьнмм отверстием объектива (б), а также выразвм яркость 1, через освещенность Е,е. Для диффузво отражающей поверхвоств с коэффвцвевтом отражеввя р имеем А~ рЕ,е/я; следовательно, ррО Е (1.
12) 4(1+/))г Рассмотреввые заковомервостп построевыя взображеввя справедливы прв выполнении следующих условвй: свет поступает в систему в виде параксыальвых пучков; пучкы составляют небольшие углы с оптической осью свстемы; показатель преломления опгпчсскых злемевтов постоянен для всех лучей независимо от длины волям. Невыполвевые указавпых условвй првводпт к появлению аберраций — искажений взображеввя, создаваемого овтвческой системой.
Осповвые аберрашш можво разделать ва монахромантчвскив, проявляющиеся прп гюпользоваппп широквх, а также узких ввеосевых мопохроматыческвх пучков, и хромантчвскив, воэввкающпе прв формпровавпв ызображепвй пучками света с швроквм спектром длин волв. В связы с тем чго расчеты аберраций оптыческвх спстем отвосятся к специальным разделам оптыкы, ограпычымся перечысленвем тех вз пих, которые могут в большей степеви проявиться при формировавив оптического пзображевия ва входе ТВС. Параксвальвый пучок, как бьшо показано выше, дает изобршение точечного объекта А, например расположенного ва оптической осв, в виде точки А' (рвс. 1.8, а).
Лучи, проходящие через более удалеввые (периферийвые) зоны, например 2. 3, ..., дадут изображения в точках А", Ае', .... Нетрудно видеть, что а любом месте расположения саеточубстввтельвой поверхпоети ФЭП точка А будет изображена в виде кружка расселяла. Этот вца искажений называют с(беричесхой аберрацией. Заметим, что зтот вид искажений проявляется ве только на сферических поверхностях объективов. Нетрудио видеть, что и прв положепви точки А вве оптической оси системы зги искажешш проявшпотся в волной мере.
Положптельвые (собирательвые) в отрицательные (рассеивающие) лвцзы имеют сферические аберрации разных знаков; зто свойство используют для компенсации искажений прв создании оптических систем. Для периферийных пучков мопохроматические аберрации усложняются и преобразуются в более сложный ввд, при котором точка отображается в ваде асимметрвчного пятив рассеяная, — зти аберрация пазываются кама. Если лучи в пространстве предметов составляют большие углы с оптической осью, то па изображении можно замеппь характерпые искажения, вызвавпые тем, что увеличение )) зависит от угла, ~Сне "4г пп 5Ю -а5 0 45 б(ию РВс.
1Л. Аберресии сатячсскса снсЯьае е — 4ебееееееъ д е — ебеееееееесеие образуемого пучком лучей с осью свстемы, т. е. опо различно для цептральпой в цериферийпой частей взображевия. Эти искаивввя (дисиюрсил) приводят к пскривлевию прямых павий и особевво заметим при передаче решетчатых струхтур (лое)ибекообрззные и бачкоабразиме искаисеиил). С зтимп искажевиями приходится считаться в взмерительвых ТВС, а также в вещательвом ТВ прп передаче предметов, ваходяпшхся па близком расстояюш от телевизвопвой камеры.
Для лучей, исходящих из точек объекта, не лежащих па оси оптической системы, характерны искажения, вызванные тем, что лучи одного и того же пучка, идущие в двух взаимно перпепдпкулярвых шюскостях, после преломлеввя в оптической системе ие собираются в одну точку, а образуют две точки фокуса — возиикает кружок рассеяния. Этот впд аберрациИ называют асиеигмааизмом. Специфические искажения, аозвикающие при использовавив пемопохроматпческого света, йазывают хромаиеическай аберрацией.
Фокусное расстояние линзы завпсит ве только от кривизны передней и заДвей се повеРхностей, по и от относительного (и,(из) козффвцвепта преломления, окружающей среды (лг) и материала линзы (и ). Фокусное расстояние уменьшается с увеличением значения л,/лм т. е. с умепьшевием длины волны используемого взлучеппя (еслй 8,<8з, то /' <гз; рис. 1.8, б). Следовательно, точечный объект в плоскости изображения (вапрюбер, А'А') отобразится в виде кружка рассеяния. Рассматриваемьш вид хроматической аберрации удобно представить графически: ва рис.
1. 8, а по оси ордвват отложевы звачевия длин волн 8 видимого спектра, а по оси абсцисс Ь/' — отличие коордиват фокусов для соответствующего излучения от теорепеческой плоскости фокусировки. В приведеввом примере для пары лучей 8» 8з (4Г= О) хроматическая аемррация отсутствует. Остаточную аберрацию в рабочем двапазове длин волн называют биеаричиым спектрам. В совремепвых обьективах хроматическая аберрация корректируется путем подбора линз с различными показателями преломлеввя и дисперсией (ахроматические системы). если коррекция осуществлается в трех участках спектра, то остаточную аберрацию называют вреииечимм омквром. В цветном телевидевви используют объективы с высокой степевью коррекцвп хроматической аберрации.
Заметим, что рассмотреввый вид хроматической аберрации, проявляющейся па оптической оси, ва периферии изображения дополняется хроматической аберрацией паклов~ых световых пучков и хроматизмом увеличевия оптической системы. Устраневие аберраций возможно путем цостроевпа сложных оптических систем. При решевии конкретных задач формирования пзображешш удастся рассчитать оптическую свстеыу, пе выходя за рамхи разумвого усложнения ковструкции. Важнейшей рабочей характеристикой оптической системы явля- 23 ется ее раэреинаощая снасабнасннч (п или ра«реиниаибая сила, — способпосп раздельво воспроизводить ва изображеиии (разрешать) две точки, расположеввые раздельно.
В идеальной оптической системе предел разрешепюо устававливает дифрак— — ция света. В реальных системах раз« бмс и бп нп г бв решающы способность определяется их аберрациями. Для определения разрешающей способности можпо воспользоваться частотпо-ковтрастс«ъслслл пой харытерисгикой (ЧКХ), пред. ставляющей собой функцию вада «(Л=М (17М (1) Функция «(г) характеризует зависимость отпосителъпого изменения козффициевта модувщин в оптическом звепе от пространственной частоты у".
Здесь М„Я и М (г) — козффицпевты модуляции гармонических сигналов ла входе и выходе оптического звева соответственно. На рис. 1.9 в качестве примера представлены типовые ЧКХ объектива, а для сравнения — цветной иегативвой плерки [8) и ввдикопа ЛИ 421 [9). Как видно, функция «Я мопотовво убывает с ростом прострапствеппой частоты; следовательно, оптвческое звено является фильтрам нижних частот.
Значение пространственной частотыу', при которой «(г) достигает заданного порогового значения «, определяет разрешающую способность оптического звена. В оптике наряду с указанным способом определения разрешающей способности используют методику, основанную па критерии, введенном Рэлеем [7). В телевюиоппых устройствах используют объективы с малыми углами зрения (мепее 15...20'), 1лавверсальпые (20 ...
60') и шврокоугольпые (более 60'). При проектировании телевизионных объективов, предназначенных для работы с передающими трубками (маркируются символом «Тл), учитывают наличие в оптическом звене плоскопараллельпой стеклянной пластинки — плавшайбы передающей трубки. В ТВС со стапдартпымп параметрами разложепы (625/50/2:1) применяют объективы с разрешением 30 ... 55 лип/мм в центре поля взображепая. В прикладных ТВС часто используют стаидартвые фотографические объективы.
Широкое распрострыепие в ТВС получили обьективы с переменным фокусным расстоянием — вариооблеквивм, позволаощие изменять масппаб изображены в процессе передачи. При конструировании вариообъективов обеспечиваются высокы стабильность положения плоскости резкого изображения и постояпство относительного отверстия при измевевии фокусного расстояния. Основные характериствки объективов, используемых в ТВС, широко освещены в литературе [8, 9 и др.].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
