Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
общую физическую основу. Однако по своей величине эти две аберрации
совершенно независимы одна от другой. Так, например, можно уничтожить
астигматизм. Точки М и S при этом сольются, меридиональная и сагиттальная
поверхности изображения наложатся одна на другую. Но получающееся при
этом точечное изображение может оказаться лежащим на сильно искривленной,
неплоской поверхности. Можно, наоборот, получить плоское изображение при
неустраненном астигматизме. Середины отрезков MS главных лучей должны при
этом лежать на гауссовской плоскости Р'А' изображения, как показано иа
чертеже (рис. I. 71).
Исправление кривизны изображения весьма необходимо для оптических
приборов, в которых изображение получается иа плоском экране, например на
фотопленке, на приемном экране телевизионной трубки или эопа. Если
изображение лежит на чашеобразной кривой поверхности, а экран совпадает с
гауссовской плоскостью изображения, то резкое изображение йолучнтся
только в центральной части экрана, а по краям изображение будет нерезким.
Поэтому, например, в фотографических объективах прй-
122
нято кривизну изображения удерживать в пределах До 0,6 мм при фокусном
расстоянии /' = 100 мм н D/f = i : 3,5, в то время как допустимый
астигматизм на краю поля зрения достигает нередко 1,5 мм (в
широкоугольных объективах - еще больше).
Иначе обстоит дело в оптических приборах, работающих совместно с глазом
человека, обладающим замечательным свойством приспосабливаться к
различным расстояниям до предмета. Эта способность, называемая
аккомодацией глаза, позволяет до известных пределов не бояться кривизны
изображения. Поэтому в визуальных приборах более важную роль играет
исправление астигматизма, в то время как кривизна изображения может быть
большой. Так, например, за окуляром зрительных труб считается обычно
допустимым астигматизм, доходящий до 0,5 дптр. Соответственный допуск на
кривизну изображения достигает 3,0 дптр.
Последняя полевая аберрация-дисторсня -имеет совершенно особый характер
по сравнению со всеми остальными аберрациями: она не вызывает нерезкости
изображения. Если в оптической системе уничтожены все рассмотренные
раньше аберрации н остается лишь одна чистая дисторсия, то изображение
всех точек предмета будет точечным. Дисторсия вызывает другой недостаток
изображения: нарушается подобие изображения предмету.
Дисторсия возникает в оптических приборах вследствие нарушения (или
нестрогого выполнения) известного положения геометрической оптики (см. §
9): в паре сопряженных и перпендикулярных к оптической оси плоскостей
линейное увеличение постоянно. Несоблюдение этого положения и приводит к
нарушению подобия изображения предмету. Следует, однако, заметить, что и
при непостоянстве увеличения на плоскости изображения в точках, равно
удаленных от оптической оси, увеличение должно иметь постоянное значение
(вследствие симметрии системы относительно оптической оси). Поэтому
изменение линейного увеличения обнаруживается только при перемещении в
радиальном направлении от осевой точки изображения к его краю.
Прн этом могут иметь место три различных случая: либо линейное увеличение
возрастает по мере удаления от оптической осн, либо оно остается
постоянным, либо, наконец, оно уменьшается. Второму случаю соответствует,
очевидно, отсутствие дис-торсии, а потому этот случай мы здесь не
рассматриваем. Первый и третий случаи представляют два различных типа
днсторсии.
Пусть предмет (рис. I. 72, а)., лежащий в плоскости, перпендикулярной к
оптической оси, имеет форму квадрата, и центр А этого квадрата лежит на
оптической оси.
Пусть далее иа чертеже (рис. I, 72, б) показано изображение этого
квадрата. Осевая точка А изображается в точке А', а середина стороны В
квадрата изображается в точке В'. Если бы линейное увеличение было
постоянным, то изображение угловой точки С квадрата получилось бы в точке
С', в углу квадрата,
123
показанного на чертеже штрихами. Но в случае, если увеличение возрастает
с удалением от оптической оси, линейное увеличение для отрезка АС должно
быть больше, чем для отрезка А В, а потому изображение А'С' отрезка АС
будет больше отрезка А'С'0. Вследствие этого изображение С' точки С
расположится на продолжении прямой A'Cq в точке С', а потому сторона DC
квадрата изобразится в виде кривой D'C'. Дисторсия, при которой увеличе-
ние возрастает с удалением от оси, а изображение квадрата имеет вогнутые
стороны, называется положительной или подушкообразной дисторсией.
Если же линейное увеличение с удалением от центра поля зрения убывает, то
для отрезка АС оно оказывается меньшим, чем
ложится на прямой А'С (рис. 1. 72, в) ближе к центру А', чем угол С'о
квадрата, сторона которого равна удвоенному отрезку А'В'. Вследствие
этого сторона DC квадрата изобразится в виде дуги D'C'. Дисторсию,
характеризующуюся тем, что увеличение с удалением от оптической оси
убывает, а квадрат изображается фигурой с выпуклыми сторонами, называют
