Виды диафрагм. нахождение входного и выходного зрачков, апертурной диафрагмы

При изучении преломления через плоские и сферические поверхности и отражения от зеркал было выяснено, что эти системы могут давать совершенные изображения только небольшой части пространства, расположенной вблизи оптической оси, и сравнительно узкими пучками лучей. С удалением точек предмета от оптической оси и увеличением сечения пучков лучей, падающих на оптическую систему от этих точек, гомоцентричность пучков лучей нарушается, появляются погрешности изображения-аберрации, которые могут заметно снизить качество изображения. Одним из способов улучшения качества изображения и работы оптической части прибора является целесообразное ограничение пучков лучей в разрабатываемой конструкции прибора. В первую очередь, необходимо ограничить изображаемое пространство и поле зрения, а затем и ширину пучков лучей, в пределах которых обеспечивается высококачественное изображение. Величины поля зрения, ширина пучков лучей, а также относительное отверстие (апертура) или диаметр входящего (исходящего) зрачка обычно оговариваются в технических условиях. Как правило, размеры оптических деталей конечны и должны быть минимальны.

Помимо указанных диафрагм, ограничивающих поле зрения и ширину пучков, в оптическом приборе устанавливают специальные диафрагмы для исключения или уменьшения рассеянного света, бликов и прямой засветки, когда лучи света могут проходить до плоскости изображения, минуя некоторые оптические детали, например в зеркально-линзовых объективах (рис. 10.1). Если прибор применяется вместе с глазом, то при определении ограничения пучков следует принимать во внимание положение и диаметр зрачка глаза, который также является одной из диафрагм.


Рис. 10.1. Диафрагмы, применяемые для исключения или уменьшения рассеянного света

Та вещественная диафрагма, изображение которой в пространстве предметов оказалось входным зрачком, а в пространстве изображений - входящим зрачком, называется действующей, или апертурной диафрагмой. Действующая диафрагма, входной и выходной зрачки взаимно сопряжены: действующая диафрагма и входной зрачок - через часть системы, находящуюуся между этой диафрагмой и плоскостью предметов, а действующая диафрагма и выходной зрачок - через часть системы, находящейся между этой диафрагмой и плоскостью изображений.

Угол 2и при вершине в центре предмета, опирающийся на диаметр входящего зрачка, называется апертурным углом в пространстве предметов, а угол 2и, под которым из центра изображения виден диаметр исходящего зрачка - апертурным углом в пространстве изображений.

Произведение синуса половины апертурного угла на величину преломления среды, где расположен объект, называется числовой (или численной) апертурой: А = п sin и — входная числовая апертура; А=п smu— выходная числовая апертура.

Сопряженные лучи, проходящие через центры входного и выходного зрачков и апертурной диафрагмы, называются главными лучами. В некоторых оптических системах входной или выходной зрачки могут совпадать с апертурной диафрагмой. На рис. 10.2 и 10.3 показано ограничение пучков: входные и выходные зрачки, главные лучи, апертурная диафрагма.