Тезисы лекции. Идеальная оптическая система - это система, в которой сохраняется гомоцентричность пучков и изображение оказывается строго геометрически подобным предмету

Идеальная оптическая система - это система, в которой сохраняется гомоцентричность пучков и изображение оказывается строго геометрически подобным предмету.
Все основные свойства идеальной оптической системы задаются так называемыми кардинальными точками и плоскостями. Линия, соединяющая центры сферических поверхностей, представляет собой ось симметрии системы и называется главной оптической осью.

и - фокусы в пространстве предметов и изображений соответственно.
Две сопряженные плоскости и , отражающие друг друга с поперечным увеличением , называются главными плоскостями, а точки и - главными точками системы. Расстояния от главных точек до фокусов называются фокусными расстояниями. Оптическая система называется положительной(собирающей), если передний фокус лежит левее главной плоскости , а задний фокус - правее главной плоскости . Если же F_1 располагается правее , а - левее , система называется отрицательной (рассеивающей). Систему можно характеризовать угловым увеличением W, понимая под этим отношение тангенсов углов и . Сопряженные точки, в которых угловое увеличение системы W=1, называются узлами(или узловыми точками) и характеризуются тем, что сопряженные лучи, проходящие через узлы, параллельны друг другу. Зная свойства кардинальных плоскостей и точек, можно построить изображение предмета в любой системе.

Реальная оптическая система имеет одновременно все аберрации, и анализ аберрационной фигуры рассеяния лучей путем выделения аберраций отдельных видов - только искусственный прием, облегчающий проведение ее анализа. Реальные оптические системы дают удовлетворительное изображение только при известном ограничении ширины действующих пучков лучей. Но даже и для идеальных систем, которые могли бы давать правильные изображения плоского предмета при любом угле раскрытия пучков, их ограничение имеет существенное значение.

Графическая интерпретация эффекта световозвращения.| Пространственно-частотные характеристики идеального СВ.

Реальные оптические системы СВИД обладают остаточными аберрациями, что приводит к уширению индикатрисы отражения, которое связано с размером функции рассеяния. Обычно размер функции рассеяния не превышает размера а одного пиксела ПЗС-матрицы. Реальные оптические системы дают удовлетворительное изображение только при известном ограничении ширины действующих пучков лучей. Для реальных оптических систем, обладающих полями зрения конечной величины, такое допущение не обосновано; наоборот, на практике влияние аберраций при изображении диафрагм, ограничивающих световые пучки, в достаточной степени ощутимо. Для реальных оптических систем понятие стигматического изображения является лишь приближением, поскольку они изображают точку пространственной фигурой, хотя и малых, но конечных размеров. Искажения, погрешности изображений называются аберрациями оптических систем. К основным аберрациям оптических систем относятся: сферическая и хроматическая аберрации, астигматизм, кома, дисторсия. Для реальных оптических систем можно принять разрешающую силу объектива - 30 линий на 1 мм, в таком случае в интерферометрах с полем - 0 100 мм и масштабом изображения - 1: 5 ошибка, вызванная аберрациями системы, составит - 0 15 мм в плоскости исследуемой неоднородности. Учитывая дополнительную потерю за счет зернистости фотоматериала, составляющую 0 05 мм (для масштаба 1: 5), получим величину общей разрешающей способности - 0 2 мм. Это несколько меньше, чем ошибки, вызванные дифракционными явлениями, но при малых масштабах изображения могут превосходить ее. Следовательно, в отличие от схемы интерферометра Маха-Цендера, где дифракционные ошибки пренебрежимо малы по сравнению с аберрационными, для многолучевого интерферометра величины обеих погрешностей соизмеримы. В реальных оптических системах, состоящих из линз, ограниченных сферическими поверхностями, этим законам следуют только параксиальные лучи, близкие к оптической оси и образующие с ней малые углы. В реальных оптических системах пространства, в которых расположены те или иные деформированные поверхности, как правило, разделены одной или несколькими другими преломляющими поверхностями. Это в известной мере затрудняет оценку влияния деформаций. Однако все реальные оптические системы всегда будут ограничены по своим габаритам, и потому приходится иметь в виду то или иное ограничение хода лучей в оптической системе.

Эквивалентная схема оптической системы.

Это условие применимо к реальным Оптическим системам только для бесконечно узких пучков лучей, проходящих систему под малыми углами наклона к оптической оси. При прохождении широких пучков лучей возникают искажения или аберрации в положении, геометрической форме и окраске изображения по сравнению с предметом. Для оценки величины и характера аберраций, определяющих качество изображения и степень совершенства реальной оптической системы, в качестве эталона сравнения используют аналогичную идеальную схему, обладающую теми же параметрами и дающую безаберрационное изображение. Получение положительных результатов в реальной оптической системе автоматически приводит к удовлетворению условий уничтожения аберраций третьего порядка. Учитывая, что при разработке оптических систем с повышенными оптическими характеристиками (такие оптические системы будут являться объектами современных разработок) решающее значение будет иметь выявление возможностей исправления аберраций высших порядков, надо отдать предпочтение методике исследования различных типов оптических систем, проводимой в области реальных полей зрения и апертур, а также в области реальных аберраций.

Поиск по сайту: