Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сокольский М.Н. -> "Допуски и качество оптического изображения" -> 66

Допуски и качество оптического изображения - Сокольский М.Н.

Сокольский М.Н. Допуски и качество оптического изображения — Л.: Машиностроение, 1989. — 221 c.
ISBN 5-217-00547-5
Скачать (прямая ссылка): dopuskiikachestvaoptizobrajeniya1989.djvu
Предыдущая << 1 .. 60 61 62 63 64 65 < 66 > 67 68 69 70 71 72 .. 80 >> Следующая


5.3. ВЫБОР КАТЕГОРИИ И КЛАССА ПУЗЫРНОСТИ

В процессе варки и разлива стекла остаются мельчайшие пузыри-газа, воздуха или непрозрачные включения. Пучок света, падающий на пузырь, частично отражается от его поверхности, частично преломляется и рассеивается. При этом пузырь действует как сильная отрицательная линза, создающая волновую аберрацию

185- свыше 100—200 длин волн. Наличие пузырей в оптической системе приводит к следующим погрешностям: искажению изображения, обусловленного дифракцией на непрозрачных экранах — пузырях; возникновению дополнительного рассеяния света; появлению теней в поле зрения визуальных приборов. Рассмотрим каждую из погрешностей и определим требования к пузырности для приборов различного назначения.

Влияние пузырей на качество изображения. При оценке влияния пузырей на качество изображения можно принять следующую упрощенную физическую модель пузыря. Пузырь представляет собой непрозрачную пластинку с бесконечно малым светящимся элементом в ее центре, обладающим направленной индикатрисой рассеяния [75]. Моделью «камня» или иного непрозрачного включения может служить непрозрачный экран. Рассмотрим, как изменяются критерии качества изображения системы (число Штреля и частотно-контрастная характеристика) при наличии в ней пузырей.

Число Штреля. Предположим, что в оптической системе имеется т пузырей, приведенных к плоскости выходного зрачка. Так как нас интересуют только дифракционные свойства пузырей, положим, что они действуют как непрозрачные экраны. Будем считать, что волновые аберрации в системе отсутствуют, зрачок имеет форму круга и экраны, создаваемые пузырями в плоскости выходного зрачка, также имеют форму круга. Для расчета числа Штреля воспользуемся формулой (2.40), принимая W20j- = 0. После несложных преобразований находим

где aj — относительный радиус пузыря. Перейдя от канонических координат к реальным, получим

где Sj — площадь j-го пузыря в плоскости выходного зрачка; sp — площадь выходного зрачка; Sn — суммарная площадь всех

пузырей, Sn= ^jSj- Таким образом, при наличии пузырей число Штреля падает на удвоенное значение относительной площади всех пузырей, приведенных к плоскости выходного зрачка.

Для фотографических, телевизионных и других невизуальных систем обычно принимают, что площадь пузырей и других дефектов стекла Sn не должна превышать 2,5 % площади выходного зрачка. В этом случае число Штреля составляет 0,95. Для объективов таких систем можно допустить пузырность по категориям 5Г,

т

2

sH1-Si

/=1

O-^)2-'-2

т

5Д (ГОСТ 3514—76** Е).

186- Частотно-контрастная характеристика. Для принятой выше физической модели можно оценить влияние пузырей на ЧКХ, предположив," что пузыри расположены равномерно по площади зрачка. Для безаберрационной оптической системы имеем

7>, v) ^ T0 (р, v)(l -2sn/sp).

Наличие коэффициента 2 в числителе объясняется тем, что в общей области зрачков находятся пузыри, относящиеся как к одному, так и к другому зрачку. Полученная формула имеет приближенный характер и может быть использована для выполнения оценочных расчетов влияния пузырей на ЧКХ.

Влияние пузырей на рассеянный свет. Методика расчета коэффициента светорассеяния, обусловленного пузырями, в плоскости изображения рассмотрена в [87]. Остановимся на упрощенной модели оптической системы. На рис. 5.3 А — объект конечных размеров, А' —его изображение. Положим, что оптическая система тонкая, /< а пузыри лежат вблизи оптической ; оси. Световой поток Фп, падающий на пузырь, равен Фп = L (so6//2) Sjt где L — ; яркость объекта; s06 —площадь объекта; I—расстояние от объекта до пузыря. Сила света / (а), испускаемая пузырем в направлении угла а, равна О,

I (a) = K (а) ФП = К (а) L (so6/P) Sj, 0,W

где к (а) — индикатриса рассеяния о,JS света пузырем (рис. 5.4) [87]. При

а = О К (а) = 1,15. о,30

Наибольшая освещенность, созда- :

ваемая пузырем в плоскости изображе- Qi^ ния, равна

P _ I (а) _ 1,15Lso6S7- 0,20 п ~ Ґ ~ ҐІ2 '

Рис. 5.3. Схема для расчета рассеянного света в плоскости изображения оптической системы при наличии пузыря

wo 150 mm 110

Рис. 5.4. Относительная индикатриса распределения яркости пузыря в стекле [871

187- Освещенность геометрического изображения объекта

E = ятL (1 — Sj/Sp) sin2 с?л>

где о'а — апертурный угол в пространстве изображения; т — коэффициент пропускания оптической системы. Откуда коэффициент светорассеяния равен

i|>. = Is, = '.15sOQsj- _ 1,15sJ

1 E V2I '2JiT sin2 а'А TSp

где ш — телесный угол, под которым виден объект из центра пузыря. Для т пузырей получим следующую приближенную формулу:

1|> SS [Sj(TSp)] <Й. (5.1)

Например, если принять ш = 1, sn/sp = 2,5 %, т = 0,5, то получим г|) = 5 % . Предложенная физическая модель является весьма упрощенной, но, тем не менее, полученное выражение для может быть использовано для оценки значения коэффициента светорассеяния, создаваемого пузырями в оптической системе. Более строгое решение рассмотренной задачи приведено в [87].

Рассеянный свет снижает значения частотно-контрастной характеристики. Из (5.1) освещенность рассеянного света En в плоскости изображения составляет En^. Обозначим через E'max = — Emax + En — максимальное значение освещенности в изображении гармонического объекта, а через .Emjn = Emin jT En — его минимальное значение. Контраст К" изображения при наличии рассеянного света равен
Предыдущая << 1 .. 60 61 62 63 64 65 < 66 > 67 68 69 70 71 72 .. 80 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed