113. Допустимые остаточные аберрации в различных оптических системах

Полного исправления всех аберраций нельзя получить даже в сколь угодно сложной оптической системе. Стремление исправить хотя бы частично все аберрации приводит к излишнему усложнению конструкции оптической системы и не всегда необходимо.

В реальных оптических системах допускаются остаточные аберрации, перечень и значения которых определяются назначением системы и условиями эксплуатации системы. Значения аберраций определяют качество изображения, создаваемого оптической системой, так как непосредственно связаны с размером пятна рассеяния, по которому можно суднть о разрешающей способности. В свою очередь, разрешающая способность прибора должна быть согласована с разрешающей способностью приемника изображения.

Например, в наблюдательных приборах приемником является глаз; изображение, создаваемое проекционными системами на экранах или фотоаппаратами на фотослое, также воспринимается глазом. Но значения допустимых аберраций в этих оптических системах будут различными, так как различны условия наблюдения.

Угловой предел разрешения глаза при абсолютном контрасте принимается равным в пределах углового поля 2°. При понижении контраста изображения в зависимости от яркости фона угловой предел разрешения глаза резко снижается. Например, контраст наблюдаемых в телескопические приборы предметов колеблется в диапазоне При этом угловой предел разрешения глаза изменяется примерно от 2,5 до 1,5. В микроскопах контраст наблюдаемых объектов еще ниже, поэтому угловой предел разрешения глаза принимают равным при диаметре зрачка глаза в а если учесть, что при наблюдении в микроскоп то угловой предел понижается вдвое

При одновременном наблюдении изображений осевых и внеосевых точек угловой предел разрешения глаза с увеличением углового поля понижается следующим образом: при При

Задавая допустимые значения остаточных аберраций наблюдательных систем, учитывают возможности глаза. В то же время необходимо учитывать влияние аберраций оптических систем на разрешающую способность глаза.

Ниже приведены значения среднего приращения разрешаемого глазом угла в угловых секундах на любой аберрации:

Для биноклей, геодезических инструментов допускают остаточную угловую сферическую аберрацию учетом хроматизма — Суммарная монохроматическая аберрация внеосевых пучков может быть из них приходится на кому. В более сложных телескопических системах (дальномеры, морские перископы и т. п.) допускают сферическую аберрацию а во всем видимом диапазоне даже до 20.

Допустимые значения таких аберраций, как кривизна поля изображения, астигматизм и дисторсия, зависят от угловых полей окуляров: астигматизм и кривизна изображения для обычных окуляров составляет дптр, для широкоугольных окуляров — дптр; дисторсия для обычных окуляров примерно равна для широкоугольных — не превышает 10%. Хроматическая аберрация увеличения в зрительных трубах допускается не более

Аберрация после окуляра в микроскопах, как правило, больше, чем в телескопических системах. Для точки на оси, например, угловая аберрация может составлять около Кривизна поля изображения и астигматизм микрообъективов средних увеличений (40 соответственно допускаются: в ахроматах и в апохроматах 2 и При использовании компенсационных окуляров допускается дисторсия до 1,5%, а в окулярах Кельнера — до 2%.

Однако в микроскопах более точный способ оценки допустимых аберраций связан с пёреходом к волновым аберрациям (см. п. 129). В табл. 14 приведены примерные значения допустимых аберраций в объективах микроскопа.

Для фотографических объективов указываются [5] предельно допустимые размеры пятен рассеяния для снимков, полученных без увеличения, и для снимков с последующим увеличением.

Анализ [15] отечественных фотообъективов позволяет установить средний допустимый размер пятен рассеяния для точки на оси и для точки вне оси.

Таблица 14 (см. скан) Допустимые значения остаточных аберраций

В приведенных допустимых размерах пятен рассеяния скрыты значения допустимых аберраций. Конкретизация в этом вопросе весьма сложна, так как в зависимости от характеристик фотообъектива и его назначения значения аберраций будут различными.

Например, если требуется высокое качество изображения на оси, то сферическую аберрацию исправляют не только для края зрачка, но и для зон. В особо широкоугольных объективах стремятся полнее исправить астигматизм, кривизну, дисторсию и хроматизм увеличения. В нормальных фотообъективах допускается астигматическая разность порядка средняя кривизна до и дисторсия до на краю поля.

В аэросъемочных фотообъективах допустимая дисторсия составляет примерно 0.1%, а в особо широкоугольных аэрофотосъемочных объективах даже до 0,04%.

В объективах проекционных систем допустимые остаточные аберрации имеют примерно такие же значения, как и для фотообъективов. У проекционных объективов-апланатов хуже исправлена кривизна поля изображения. У кинопроекционных анастигматов допускается дисторсия Требования к проекционным объективам изложены в гл. XVII, а к кинопроекционным — в ГОСТ 3840-79.

Линзовые конденсоры дают хорошее качество распределения потока, если диаметр наименьшего пятна рассеяния не превышает размера изображения источника. В некоторых конденсорах этот параметр допускается до 30%.

Допустимые значения остаточных аберраций объективов различных следяших фотоэлектрических устройств, определяемые допустимыми размерами пятен рассеяния, удобнее оценивать в угловой мере, в радианах. Если объектив такого устройства имеет допустимый размер пятна рассеяния и фокусное расстояние , то угловой размер пятна рассеяния в миллирадианах может быть вычислен по следующей формуле: