Оптические системы — Главные лучи

Для ответа на этот вопрос найдем в пространстве предмета плоскость, оптически сопряженную с плоскостью изображения. Она называется плоскостью установки или плоскостью наводки. Спроецируем предмет из центра входного зрачка на плоскость установки. Эта проекция и будет тем объектом, изображение которого более или менее резко передает оптическая система. Действительно, главный луч, исходящий из любой точки предмета, проходит также через ее проекцию на плоскость установки. Он является центром пучка лучей, исходящих из этой точки. Если точка предмета лежит в плоскости установки, т. е. совпадает со своей проекцией, то ее изображение получится резким. Если же она не лежит в плоскости установки, то ее изображение получится в виде кружка рассеяния, центр которого является изображением проекции этой точки на плоскость установки. Чем больше апертурная диафрагма, тем шире пучки, исходящие из точек предмета, а следовательно, тем больше размеры соответствующих кружков рассеяния. Если бы пучки совсем не были ограничены диафрагмами или краями линз, то кружки рассеяния занимали бы всю плоскость изображения и изображение не могло бы вообще быть получено. Отсюда ясно, насколько [c.94]

При составлении габаритного расчета трубы условимся, что во всех линзах оптической системы передние главные плоскости совмещены с задними главными плоскостями, поскольку расстояние между ними не влияет на ход лучей. [c.51]

Для сложной центрированной оптической системы главное фокусное расстояние измеряется от главного фокуса, т.е. от точки действительного или мнимого пересечения лучей, выходящих из прибора, при входе их в прибор параллельно главной оптической оси, до главной плоскости - плоскости, в которой пересекаются направления падающего и выходящего лучей (рис. 33). [c.302]

Оптические системы — Главные лучи [c.545]

Главные плоскости и фокусы идеальной оптической системы. В идеальной оптической системе свойство параксиальной области распространено на всю систему. Пучок параллельных лучей после преломления в оптической системе из К [c.320]

Главные лучи оптической системы. По своему значению в определении габаритов прибора, а также апертуры и поля зрения выделяются два луча [c.323]

Замена коллектива волоконной линзой. В сложных оптических системах (например, в перископах) ход главных лучей регулируется коллективами, с помощью которых достигается ограничение поперечных размеров компонентов системы. Коллективы, представляющие собой, как правило, положительные линзы, [c.574]

Понятие главного луча достаточно широко, и им можно пользоваться и тогда, когда оптическая система не имеет оптической оси (под которой подразумевают ось круговой симметрии) это позволяет использовать закономерности в областях пространства вокруг главного луча не только в широкоугольных центрированных системах, но и в системах с одной плоскостью симметрии или с двумя плоскостями симметрии (анаморфотные системы). [c.6]

Рассматривая в предыдущих параграфах ход главного луча, мы не делали никаких ограничений при выборе систем координат как в предметном пространстве, так и в пространстве изображений. При анализе же центрированной оптической системы уместно координатные оси совместить с осью системы. Тогда ход главного луча в предметном пространстве и в пространстве изображений будет лежать в сопряженных плоскостях, проходящих через ось системы и называемых меридиональными плоскостями. [c.14]

Так, обращаясь к рис. 1.5, на котором представлен ход главного луча АР и Р А с парой сопряженных точек А и А, расположенных на расстояниях у и у от оптической оси системы, путем поворота меридиональной плоскости на малый угол у образуем [c.15]

Рассмотрим световой поток, входящий в оптическую систему. Обратимся к рис. 6.3, на котором представлены элемент поверхности предмета ds и действующее отверстие D входного зрачка оптической системы. Главный луч наклонного пучка лучей, соединяющий центр элемента предмета и центр Р действующего отверстия зрачка, образует угол со с осью системы. [c.81]

Во многих системах с целью уменьшения ее габаритов или улучшения качества изображения имеет место одностороннее виньетирование наклонных пучков. В этом случае за главный луч принимают средний луч наклонного пучка, проходящего через оптическую систему [c.193]

Для сложной центрированной оптической системы главное фокусное расстояние измеряется от главного фокуса, т. е. точки действительного или мнимого Пересе чения лучей, выходящих из прибора, при входе их в прибор параллельно главной оптической оси, до главной [c.248]

Лучи, проходящие через центр апертурной диафрагмы, называются главными лучами. Все лучи, прошедшие через входной зрачок, пройдут через выходной зрачок. Всякий луч, идущий вне светового отверстия оптического изображения материальной диафрагмы, будет задержан оправой самой вещественной диафрагмы, расположенной или внутри системы, или в выходном зрачке (фиг. 53). Во всех трех случаях апертурная диафрагма является выходным зрачком, так как ее отверстие служит основанием всех конусов лучей, направляющихся к отдельным точкам изображения. [c.111]

Во многих системах с целью уменьшения ее габаритов или улучшения качества изображения имеет место одностороннее виньетирование наклонных пучков. В этом случае за главный луч принимают средний луч наклонного пучка, проходяш его через оптическую систему (см. фиг. 33). Вследствие дисторсии окуляра и аберраций в зрачках системы главный луч наклонного пучка в большинстве случаев пересекает оптическую ось ближе к окуляру, чем параксиальное изображение входного зрачка системы. [c.202]

Пересечение продолжений входящего параллельно оптической оси луча и выходящего луча происходит в задней главной плоскости //2. Определим фокусное расстояние 2 как смещение вдоль оси от Н2 до р2. Тогда 2= —у 1о.2 = — П2У /У2 (рис. 7.10). Подставляя У2 = Су, получаем 2=— 2/С, т. е. фокусное расстояние определяется элементом С матрицы Л оптической системы (7.20). [c.341]

Фокусы р1 ч р2 ч точки пересечения главных плоскостей Я и Я2 с оптической осью называются кардинальными точками оптической системы. Их положение полностью определяет преобразование любого параксиального луча оптической системой. Если оно известно, можно построить выходящий из системы луч, не рассматривая реального хода лучей в системе. Для удобства нахождения кардинальных точек по известным элементам матрицы М оптической системы полученные выше результаты сведены в таблицу. [c.341]

До сих пор мы рассматривали матрицу ЛС (7.20) преобразования параметров лучей между передней (ОН,) и задней (ОП2) преломляющими поверхностями оптической системы. Теперь легко получить матрицу преобразования луча между двумя главными плоскостями Н и Нч. [c.342]

Любая оптическая система преобразует луч пространства предметов в соответственный луч пространства изображений. Рассмотрим закономерности преобразования параксиального луча идеальной оптической системой. Пусть наша система задана положением своей оси 1 главных плоскостей Я1 и Яг и фокусов Р и (рис. П.А.1). Координаты исходного и преобразованного луча зададим следующим образом. Укажем две произвольные плоскости 1 и 2, перпендикулярные оси одну — в пространстве предметов, другую — в пространстве изображений. Эти плоскости (назовем их входной и выходной), вообще говоря, не являются соответственными. Пусть расстояние от входной плоскости до первой главной плоскости Н будет равно г , а от выходной плоскости до второй главной пло- [c.183]

На рис. 29.2 показано действие оптической системы. Главные направления кристаллической пластинки обозначены через X и К. После поляризатора (плоскость колебания ОР) образуются два луча, имеющие амплитуды [c.220]

Чаще всего оптическая система ограничивает возможный размер пучков, которые могут проходить через К. Такими ограничителями могут быть оправы линз или другие препятствия, наличие которых называют виньетированием (рис. 2.35). Параксиальные изображения передним и задним элементами системы К образуют соответственно входной и выходной зрачки. Лучи, касающиеся границ зрачков, называются боковыми, а луч, проходящий через предмет и центр выходного зрачка, называют главным лучом. Эти лучи играют важную роль при анализе аберраций. [c.141]

Рис. 2.35. Входной и выходной зрачки оптической системы. Луч, проходящий через О и, называется главным. Апертура >4 не отделяет пучка лучей от аксиальных точек. Если предмет О расположен достаточно далеко от оси, то выходной зрачок выглядит частично освещенным, что показано на врезке (на рисунке справа вверху). Такое частичное освещение называют виньетированием. 1 — плоскость предмета 2 — входной зрачок 3 — первая поверхность 4 — последняя поверхность 5 — выходной зрачок б — плоскость изображения 7 — ограничитель 8 — прошедший пучок.

Мы уже определили аберрацию оптической системы К как ее неспособность пропустить луч из точки предмета О точно через точку изображения О. При рассмотрении дифракционных явлений, приводящих к отличию К от идеального прибора, удобно описывать аберрации как отклонения волновых фронтов от некоторых идеальных поверхностей. В частности, если рассматривать изображение точки О осесимметричной системой К, то ее гауссово изображение О находится в точке пересечения главного луча, выходящего из точки О, с плоскостью, сопряженной с плоскостью предмета. Рассмотрим теперь волновой фронт проходящий через центр выходного зрачка Е и гауссову опорную сферу радиусом / , также проходящую через " и имеющую центр в точке О (рис. 2.36). Луч / , выходящий из точки [c.143]

На рис. 49 показано построение положения точки А, явл 1ющейся изображением осевой точки А, образуемым идеальной оптической системой, заданной главными плоскостями. Предмет I, перпендикулярный оптической оси, имеет основанием точку А. Изображение точки В, представляющей собой вершину предмета I (точка В ), получается в точке пересечения двух лучей в пространстве изображений, сопряженных лучами в пространстве предметов, проходящих через точку В. Первый луч в пространстве предметов параллелен оптической оси на задней [c.102]

Если апертурная диафрагма располагается в пространстве предметов в передней фокальной плоскости системы, то главный луЧ- в пространстве изображений идет параллельно оптической оси (рис. 64,в), а если апертурная диафрагма расположена в задней фокальной плоскости системы (рис. 64, г), то в пространстве изображений главный луч направляется параллельно оптической осн. Ход наклонного пучка лучей, при котором главный луч идет параллельно оптической оси, называется телецен-трическим. Такой ход лучей обычно встречается в микроскопах (в пространстве предметов), в измерительных приборах (в пространстве изображений), в перископических трубах. Особенно важно стремиться к такому ходу лучей в фотографических объективах, предназначенных для [c.122]

Линия, соединяющая центры с( )ерических поверхностей, представляет собой ось симметрии центрированной системы и называется главной оптической осью системы. Теория Гаусса устанавливает ряд так называемых кардинальных точек и плоскостей, задание которых полностью описывает все свойства оптической системы и позволяет пользоваться ею, не рассматривая реального хода лучей в системе. [c.294]

Изложенная теория идеальной оптической системы носит совершенно общий характер, т. е. применима к аксиально симметричным системам произвольной конструкции. Система оказывается полностью заданной, если известно взаимное расположение четырех кардинальных точек. Положение этих точек в каждой конкретной системе, разумеется, зависит от ее конструкции (от кривизны преломляющих и отражающих поверхностей, их расположения, показателя преломления и т. п.). Существует несколько методов нахождения кардинальных точек. Один из них состоит в последовательном расчете хода лучей, падающих на систему слева и справа параллельно оси. При этом к каждой преломляющей поверхности применяется (формула (71.2) или (71.3). Сущность другого, более употребительного метода, ясна из следующего. Пусть даны две оптические системы и для них известны фокусные расстояния и положения главных точек, причем обе системы расположены на общей оси на некотором известном расстоянии друг от друга тогда можно вычислить (фокусные расстояния и положения кардинальных точек сложной системы, состоящей из этих систем. Таким образом, если сложная система состоит из двух или больщего числа подсистем с известными кардинальными точками, то производя описанный процесс сложения несколько раз, можно определить параметры системы в целом. [c.300]

Главные плоскости и фокусы идеальной оптической системы. В идеальной оптической системе свойство параксиальной области распространено па всю систему. Пучок параллельных лучей после преломления в оптической системе из К поверхностей (фиг. ]]) соберется в точке F , называемой задним фокусом, оптической системы. Геометрическое место точек пересечения продолжений падающих параллельных лучей и соответствующих им преломленных лучей — плоскость, иернендикулярная к оптической оси и называемая ждней глагной плоскостью Н [c.231]

В целом можно сказать, что комбинированный симметричный объектив с дифракционной асферикой довольно ограничен по своим возможностям. Силовым элементом в нем будет мениск с равными радиусами, который при небольшой толщине ввиду значительной кривизны поверхностен (требуемой для получения заданной оптической силы) не способен обеспечить значительного апертурного угла, т. е. высокого разрешения. При аномальном увеличении толщины мениска (di > г), добиваются высокого разрешения на оси системы, однако в этом случае входной зрачок объектива расположен вблизи предметной плоскости, в результате чего при отходе от оси резко возрастает угол между главным лучом и нормалью к поверхности мениска. Это приводит к росту аберраций высших порядков и уменьшению рабочего поля. Так, при габаритном размере системы L = 810 мм, что совпадает с габаритным размером симметричного двухлинзового дифракционного объектива при фокусном расстоянии каждой ДЛ f = 270 мм, и разрешении б = = 3 мкм на длине волны = 441,6 нм удается получить рабочее поле диаметром всего лишь 16 мм (ср. с данными табл. 4.6). Если не предъявлять высоких требований к разрешению и рабочему полю, комбинированный, триплет с дифракционной асферикой не лишен положительных качеств его светопропускание может быть обеспечено на уровне обычного рефракционного объектива, а хроматизм позволяет использовать излучение газоразрядных приборов, например типа ртутной лампы высокого давления (см. гл. 6). [c.168]

Ценным свойством рассмотренного дублета является то, что один из его элементов не имеет оптической силы и, следовательно, не оказывает влияния на фокусное расстояние, увеличение, положение главных плоскостей и другие характеристики в гауссовой области. Поэтому при компоновке оптической системы можно на первом этапе вообще не учитывать наличия асферик, оперируя только со сферическими преломляющими поверхностями, а дифракционные асферики вводить уже в готовую схему, гауссовы характеристики которой (ход нулевых лучей) при этом не изменяются. При расчете аберраций третьего порядка также не обязательно учитывать наличие асферик как таковых. Вместо этого можно просто считать, что СПП характеризуется в третьем порядке аберрационными коэффициентами [c.175]

Пусть падающий пучок образует с оптической осью системы угол ю (рис. IV. 16, а). Повернем всю систему вокруг оси, перпендикулярной меридиональной плоскости и. проходящей через общий центр кривизны С, на угол w таким образом, чтобы главный луч наклонного пучка 00 шел горизонтально (рис. IV. 16, б) оптическая ось ПП наклонится на угол w, и коррекционная пластинка ВА примет наклонное положение. Ось 00 будем считать за основную ось координат Ох. Будем рассматривать только пучки, падающие на систему параллельно этой оси 00, . и выясним, как влияет наклон коррекционной пластиики на аберрации всей системы. Когда угол w равен нулю, пластинка стоит перпендикулярно вспомогательной оси 00 и компенсирует сферическую аберрацию всей остальной части системы (концен- [c.361]

Пусть LLi (рис. VI.18) — оптическая система с передним фокусом Р hi — высота точки пересечения луча РА с главной плоскостью системы и — угол пересечения луча с осью s — расстояние от экрана до задней главной плоскости системы L,. Обозначим через 6s продольную сферическую аберрацию и через 8/ = --f — отступление от фокуса, вычисленные в обратном ходе, т. е. из бесконечности. Пусть ftj — высота пересечения луча с экраном 33i. Освещенность2 определяется. как и ранее, фо мулой [c.454]

Оптические периодические системы — с точки зрения расчета — принадлежат к особой группе систем, отличающихся от обычных числом поверхностей (сотни, тысячи). Вычисление их основных параксиальных элементов ( кусное расстояние, положение главных плоскостей) путем расчета хода лучей через всю систему ввиду большого числа поверхностей представляет задачу, посильную только для ЭВМ, при условии разработки специальных программ. Обычные программы расчета хода лучей через центрированные оптические системы предусматривают ограниченное число поверхностей, обычно не превышающее нескольких десятков. При таких обстоятельствах даже определение положения изображения заданного источника и аберрационных свойств системы превращается в сложную задачу. Однако цикличность процесса вычисления, вызванная повторением оптической схемы через каждые два отражения с одной стороны, и малость отношения воздушного расстояния d к радиусу кривизны зеркал г приводят к тому, что существуют простые и в то же время достаточно точные формулы, позволяющие определить координаты пересечения параксиального луча с поверхностями зеркал и другие важные характеристики. [c.547]

Пусть теперь апертурная диафрагма помещена в переднюю фокальную плоскость линзы, т.е. реализуется оптическая система с телецентрическим ходом лучей (рис. 58). Тогда в пространстве изображений главные лучи оказываются параллельными оптической оси. Следовательно, спеклы также ориентированы параллельно оптической оси, и Дг = бг, т.е. поперечное смещшие спеклов в некоторой области субъективной спекл-структуры равно локальному изменению масштаба изображения вследствие продольного смещения объекта. [c.111]

Эта оптическая система представляет собой устройство, установленное на шлеме оператора, которое формирует изображение экрана катодно-лучевой трубки на бесконечности, не заслоняя поле зрения оператора. Отражательный ГОЭ накладывается на заищт-ное стекло шлема, он повторяет его форму и направляет свет от обычной оптической системы со стороны шлема в глаз оператора. В этой системе главный луч отражается под углом 13° при угле падения 47° по одну сторону от нормали к поверхности. Благодаря оптической силе ГОЭ изображение зрачка системы формируется на зрачке глаза и обеспечивает высокую его яркость. Такую систему нельзя осуш,ествить средствами обычной оптики. [c.646]

Построение изображений. Изображение точки строится по двум лучам, один из которых направлен параллельно оси, а другой идет по линии, проходящей через фокус. Первый луч проводится параллельно оптической оси до пересечения с главной плоскостью Н (рис. 76), а затем проходит через-фокус F. Второй луч проводится до пересечения с главной плоскостью Н, затем параллельно оптической оси до пересечения с первым лучом. Точка пересечения является изображением исходной точки. Если расстояние от предмета до главной плоскости меньт ше фокусного расстояния, то не сам второй луч, а его продолжение в обратном направлении должно проходить через фокус. Из системы выходят расходящиеся лучи (рис. 77). Пересечение этйх лучей дает мнимое изображение точки. Все остальные случаи построений сводятся к этим двум. [c.129]

В оптической системе сферические (и плоские) поверхности служат границами раздела различных однородных сред (материал линз и промежутки между ними). Траектория луча состоит из отрезков прямых линий. Будем рассматривать только меридиональные лучи, т. е. лучи, лежащие в одной плоскости с главной оптической осью (ось г на рис. 7.6). Пусть это будет плоскость уг. Выберем некоторую плоскость 2=сопз1, перпендикулярную оптической оси, и назовем ее опорной плоскостью (ОП). Любой меридиональный луч можно определить заданием двух параметров координаты у точки его пересечения с опорной плоскостью и угла а, который он составляет с осью г (рис. 7.6). Однако в дальнейшем для характеристики направления луча удобно вместо а использовать параметр У=па, т. е. произведение показателя преломления среды на угол а. [c.337]

На втором этапе основной луч принимается в качестве оси оптической системы и исследуются свойства этой системы в параксиальном приближении. Так как эта система является астигматичной, то прежде всего нужно было выяснить положение ее главных плоскостей. Главной плоскостью называется плоскость, обладающая тем свойством, что пучок, лежащий в этой плоскости, при последовательных отражениях все время остается плоским. Главных плоскостей две и опи взаимно перпендикулярны. Главные плоскости являются характеристикой оптической системы и пе зависят от того, какой пучок пропускается через систему — гомоцентрический или гауссов. Для того, чтобы отыскать главные плоскости, при помощи ЭВМ исследуется прохождение гомоцентрических пучков через систему. Эти гомоцентрические нучки представляют собой пучки образующих конуса [c.305]

Из всех возможных неоднородностей в оптике чаще всего встречаются разрывы показателя преломления. Они приводят к возникновению отраженных волн, которые интерферируют с падающей волной и образуют весьма сложную интерференционную картину. В большинстве случаев для вычисления амплитуды волн, отраженных или пропущенных оптической системой, обычно необходимо учесть бесконечное число многократных отражений, испытываемых падающим пучком. На языке геометрической оптики это соответствует бесконечной последовательности лучей, суперпозиция которых определяет полное поле. Это обстоятельство определяет главное отличие рассматриваемых здесь задач от тех, которые мы изучали до этого. В частности, необходимы новые методы, которые позволили бы в случае бесконечного множества лучей получить ответ на главный вопрос, а именно на вопрос об амплитудах при отражении и пропускании оптических пучков. Для того чтобы подчеркнуть практическое значение таких методов, мы приведем ниже несколькО хримеров реально существующих приложений, в которых модулированная диэлектрическая проницаемость приводит к тому, что амплитуды отраженных или прошедших волн зависят от частоты самого поля. [c.153]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...