Лабораторная работа №3.
Ограничение пучков лучей в оптических системах

3.4. Оформление работы

В отчёте должны быть приведены:

1.  Последовательность решения задачи и необходимые расчёты.
2.  Чертеж объектива с указанием положения и диаметров входного и выходного зрачков, апертурной диафрагмы.
3.  Чертежи, иллюстрирующие перенос диафрагмы в пространство предметов и в пространство изображений.
4.  Ход апертурного луча и ход главного луча без виньетирования и в присутствии виньетирования.

Пример выполнения отчета в формате PDF (215 Kb). Пример выполнения чертежей в формате PDF (114 Kb).

3.4.1. Последовательность решения задачи и необходимые расчёты.

Последовательность решения задачи и необходимые расчёты приведены в примере выполнения отчета.

3.4.2. Чертеж объектива с указанием положения и диаметров зрачков и апертурной диафрагмы

На чертеже в масштабе отображается оптическая система объектива, а также входной и выходной зрачок. Указывается положение входного зрачка  и его диаметр , положение выходного зрачка  и его диаметр , а также положение  и диаметр  апертурной диафрагмы.

3.4.3. Чертежи, иллюстрирующие перенос диафрагмы в пространство предметов и в пространство изображений

На первом чертеже в масштабе отображается первая часть оптической системы, с обозначением главных и фокальных плоскостей. В качестве предмета берется апертурная диафрагма и графически строится ее изображение через первую часть системы в обратном ходе лучей. Изображение должно совпать со входным зрачком.

На втором чертеже в масштабе отображается вторая часть оптической системы, с обозначением главных и фокальных плоскостей. В качестве предмета берется апертурная диафрагма и графически строится ее изображение через вторую часть системы в прямом ходе лучей. Изображение должно совпасть с выходным зрачком.

Правила графического построения изображения (в том числе в обратном ходе лучей) подробно рассматриваются в практическом занятии «Построение хода лучей в оптической системе» и приложении «Построение хода лучей через тонкие компоненты».

3.4.4. Построение хода апертурного и главного реальных лучей

Координаты апертурного и главного реальных лучей можно посмотреть в пункте «Анализ габаритов и аберраций / Ход лучей в оптической системе». В таблице показаны высоты луча на каждой поверхности.

Чтобы построить ход главного реального луча при виньетировании, нужно задать виньетирование в пункте меню «Система / параметры Внеосевых пучков».

Теперь можно посмотреть координаты главного реального луча при виньетировании в пункте «Анализ габаритов и аберраций / Ход лучей в оптической системе».

Построение хода лучей производится по координатам луча на каждой поверхности.

Построение хода апертурного луча

Апертурный луч в пространстве предметов идет из осевой точки предмета через крайнюю точку входного зрачка. Поскольку предмет находится в бесконечности, апертурный луч идет параллельно оптической оси. Так как входной, выходной зрачки и апертурная диафрагма сопряжены, то апертурный луч должен пойти и через крайнюю точку апертурной диафрагмы и выходного зрачка (на рисунке продолжение апертурного луча, проходящее через край входного и выходного зрачка обозначается пунктирной линией).

Построение хода главного луча

Теперь построим ход главного луча. Главный луч в пространстве предметов, согласно определению, это луч, идущий из крайней точки предмета в центр входного зрачка. Так как предмет находится в бесконечности, то главный луч нужно провести под углом, соответствующим размеру предмета (в данном случае 12°) в центр входного зрачка. Главный луч в пространстве изображений пройдёт из крайней точки изображения в центр выходного зрачка (задний отрезок можно посмотреть ). Так как входной, выходной зрачки и апертурная диафрагма сопряжены, то главный луч должен пойти и через центр апертурной диафрагмы. На рисунке продолжение апертурного луча, проходящее через край входного и выходного зрачка обозначается пунктирной линией. При виньетировании главный луч будет проходить через центр свободной части апертурной диафрагмы.

Вид апертурной диафрагмы для осевой точки и края поля в присутствии виньетирования можно посмотреть в пункте «Анализ габаритов и аберраций / Габариты пучков».