Геометрическая оптика

Все это справедливо для точки на оси системы. Для точек, отстоящих от оси на некотором расстоянии, освещенность будет уменьшаться но закону Ламберта, а именно:
Eў = Eў o Cos4wў ,
где Е'o - освещенность на оcи системы, Eў - освещенность в точке, отстоящей от оси на угол w ў.
Светосила для точек вне оси будет Н = Но Cos4w ў .
Это явление создает препятствие для создания широкоугольных систем. Профессор Русинов М. М. открыл новое явление - аберрационное виньетирование, которое позволяет расширить наклонные пучки в и достигать падения освещенности пропорционально Cos2 w ў , т.е. Eў = Eў o Cos2w ў .Это ведет к более равномерной освещенности поля зрения.
г) Качество изображения и разрешающая способность
Качество изображения, даваемое оптической системой, определяется ее способностью создавать геометрически подобное предмету изображение, в котором мелкие детали предмета, распределение освещенности и контраст воспроизводятся с достаточной точностью.
Качество изображения зависит от дифракционной картины изображения точки, величины остаточных аберраций, освещенности и контраста предмета и ошибок юстировки прибора. Качество изображения оценивается геометрическими и физическими методами, а именно, величиной геометрических аберрации и разрешающей способностью в первом случае, волновыми аберрациями и распределением освещенности в дифракционной или интерференционной картине - во втором. Кроме этих способов применяется фотоэлектрический метод по частотно-контрастным характеристикам (ЧКХ) н теневой метод Фуко-Максутова (метод ножа).

Рис. 3.2.1.1-4

Каждая точка пространства предметов изображается в пространстве изображений в виде дифракционного кружка, представляющего светящийся кружок, окруженный светлыми и темными кольцами (рис.3.2.1-4).
Центральный кружок содержит в идеальной оптической системе 84% световой энергии, участвующей в построении изображения точки. Остальная энергия распределяется в кольцах.
Если изображается протяженный предмет, то кольца соседних точек накладываются друг на друга, снижая тем сам контраст в изображении и затрудняя при этом различение мелких деталей.
В случае остаточных аберраций происходит перераспределение энергии в дифракционной картине изображения каждой точки за счет уменьшения ее в центральном кружке и увеличения в кольцах. В результате этого ухудшается качестве изображения.
Такая аберрация как дисторсия искажает форму предмета, а астигматизм и кома снижают качество изображения на краю поля.
Оценка качества изображения производится различными способами в зависимости от назначения ОП.
Основными из них являются:
1) Оценка качества изображения с помощью штриховых мир.
Проводится визуально или фотографированием изображения миры. Недостатки при этом выражается в виде рассеянного света по всей поверхности (сферическая аберрация), окрашенное изображение краев штрихов (хроматизм), неодинаковая резкость изображения штрихов разных направлений (астигматизм), подушкообразное (бочкообразное) изображение миры (дисторсия), наличие "хвостов" у штрихов (кома). Этот способ применяется для контроля простых фотообъективов и объективов телескопических систем.
2) По дифракционной картине светящейся точки
При этом оценивается распределение энергии в центре и кольцах, форма среднего пятна и из колец. Применяется для контроля сложных фотообъективов и объективов астрономических приборов.
3) Теневой метод Фуко - Максутова, который заключается в наблюдении теневом картины, полученой путем установки ножа в фокальной плоскости системы и контроля таким способом геометрической формы волнового фронта. Применяется для контроля зеркальных астрономических объективов.
4. Частотно-контрастный метод
Заключается в определении коэффициента ТN передачи контраста пространственной синусоидальной решетки в зависимости от ее частоты, т. е.
;
где Кў N - контраст в изображении, К - контраст предмета / пространственной решетки.
Контраст определяется по формулам:

где Emax и Emin - освещенной светлых и темных штрихов предмета, соответственно, E ў max и Eў min - освещенность элементов изображения.
Метод, в основном, применяется для исследования и контроля систем, работающих с фотоэлектрическими приемниками.
Разрешающей способностью оптической системы называется ее способность изображать раздельно две близко лежащие точки предмета. Что же ограничивает разрешающую способность?
Во-первых, каждая точка предмета изображается в виде дифракционного кружка, во-вторых, распределение энергии в этом кружке зависит от аберраций системы.
Английский физик Рэлей сделал вывод, что две точки изображения будут видны раздельно, если центр дифракционного кружка одной точки будет совпадать с первым, темным, кольцом дифракционного кольца второй точки.
В этом случае

где Y - разрешающая способность в радианах, l - длина волны света, D - диаметр входного зрачка в мм.

Рис.3.2.1.1-5

Для визуальных приборов принимается длина волны l = 0,55 мкм, и разрешающая способность тогда равна:
.
Разрешающая способность измеряется в угловой или линейной мере. В угловой мере для приборов дальнего действия, работающих совместно с глазом, в линейной мере - для приборов ближнего действия и приборов, работающих с другими приемниками. При выражении разрешающей способности в линейной мере N она определяется в количестве линий на один миллиметр или расстоянием между точками изображения, т. е.