Кардинальные точки и отрезки

Главными плоскостями системы называется пара сопряженных плоскостей, в которых линейное увеличение равно единице ().

Главные точки и – это точки пересечения главных плоскостей с оптической осью. Задний фокус – это точка на оптической оси в пространстве изображений, сопряженная с бесконечно удаленной точкой, расположенной на оптической оси в пространстве предметов. Расстояние от задней главной точки до заднего фокуса называется задним фокусным расстоянием . Расстояние от последней поверхности до заднего фокуса называется задним фокальным отрезком .

Передняя (задняя) фокальная плоскость - плоскость, перпендикулярная оптической оси и проходящая через передний (задний) фокус.

Передний фокус – это точка на оптической оси в пространстве предметов, сопряженная с бесконечно удаленной точкой, расположенной на оптической оси в пространстве изображений

Если лучи выходят из переднего фокуса, то они идут в пространстве изображений параллельно.

Переднее фокусное расстояние – это расстояние от передней главной точки до переднего фокуса.

Передний фокальный отрезок – это расстояние от первой поверхности до переднего фокуса.

Если , то система называется собирающей или положительной. Если , то система рассеивающая или отрицательная.

Переднее и заднее фокусные расстояния связаны между собой соотношением или , где – приведенное или эквивалентное фокусное расстояние.

В том случае, если оптическая система находится в однородной среде (например, в воздухе) , следовательно, переднее и заднее фокусные расстояния равны по абсолютной величине .

Фо́ кусное расстоя́ ние — физическая характеристика оптической системы. Для центрированной оптической системы, состоящей из сферических поверхностей, описывает способность собирать лучи в одну точку при условии, что эти лучи идут из бесконечности параллельным пучком параллельно оптической оси.

Для системы линз, как и для простой линзы конечной толщины, фокусное расстояние зависит от радиусов кривизны поверхностей, показателей преломления стёкол и толщин.

Определяется как расстояние от передней главной точки до переднего фокуса (для переднего фокусного расстояния), и как расстояние от задней главной точки до заднего фокуса (для заднего фокусного расстояния). При этом, под главными точками подразумеваются точки пересечения передней (задней) главной плоскости с оптической осью.

Величина заднего фокусного расстояния является основным параметром, которым принято характеризовать любую оптическую систему.

По́ ле зре́ ния объекти́ ва — круг всего изображения, даваемый фотографическим объективом. Он состоит из круга резкого изображения, так называемого поля изображения объектива, окружённого кольцом более тёмного и менее резкого изображения, постепенно переходящего в полную темноту. Поле зрения зависит от конструкции фотообъектива и не изменяется придиафрагмировании. В отличие от угла изображения объектива практического значения поле зрения не имеет.

Уго́ л по́ ля зре́ ния объекти́ ва — угол в пространстве предметов между двумя внеосевыми лучами, проходящими черезобъектив, и ограниченный диагональю кадрового окна (полевой диафрагмой).

Это не означает, что применив к данному объективу фотоприёмник бо́ льшего формата можно расширить поле объектива, так как полевая диафрагма (кадровое окно) является частью оптической системы, и не только ограничивает поле зрения, но и, в частности, " срезает" (экранирует) сильно аберированные наклонные пучки лучей.

В случае, когда полевая диафрагма находится далеко от плоскости изображения, а зрачки оптической системы велики, некоторые наклоные пучки ограничиваются лишь частично.
Такое ограничение отдельных лучей наклонных пучков вызывает виньетирование, поэтому углом поля зрения объектива (или другой оптической системы), так же, принято условно считать угол 2ω соответствующий зоне поля изображения, имеющий виньетирование не более 50%.

При этом, диагональ кадрового окна (вблизи фотоприёмника), в зависимости от назначения объектива и допустимого виньетирования, может ограничивать большую или меньшую область. Так, например, в обычных фотографических объективах широкого применения допускается виньетирование 40 — 50%, в то время как в нормальных кино-проекционных объективах не более — 20%.

При отсутствии дисторсии полевые углы в пространстве предметов и пространстве изображений равны, поэтому угол поля зрения объектива определяет и, так называемый, «угол изображения объектива»

3. Роль диафрагм в образовании изображения. Входной и выходной зрачки. Апертурная диафрагма. Апертурный угол. Глубина резкости. Глубина резко изображаемого пространства.

Диафрагма (от греч. δ ι ά φ ρ α γ μ α — перегородка) — оптическое устройство, компонентоптической системы (а также анатомическое образование, элемент глаза позвоночных) - непрозрачная преграда, ограничивающая поперечное сечение световых пучков воптических устройствах (микроскоп, зрачок, фотоаппарат, телескоп, дальномер и др.).

Вследствие ограниченного размера любой оптической системы большая часть лучей, выходящих из светящегося объекта по всем направлениям, проходит мимо системы и не может участвовать в образовании изображения. Всякая преграда, ограничивающая проходящие через оптическую систему лучи, называется диафрагмой. В случае простой линзы диафрагмой служит обычно ее оправа. Однако можно часть линзы закрыть, например, поставив перед ней лист картона, в котором вырезано отверстие; в этом случае диафрагмой служит данное отверстие в картоне. При этом надо иметь в виду, что любая часть линзы (если она достаточно хорошо исправлена *)) образует то же изображение, что и вся линза; поэтому наличие диафрагмы не меняет ни размера, ни вида изображения; только освещенность этого изображения соответственно уменьшается, ибо уменьшается световой поток, пропускаемый при наличии диафрагмы. Можно, например, закрыть половину линзы куском картона — изображение останется тем же, но освещенность его в этом случае уменьшится в два раза, так как в образовании изображения будет участвовать только половина пучка.
Таким образом, для хорошо исправленной системы роль диафрагмы прежде всего сводится к изменению светового потока, участвующего в образовании изображения. Диафрагма определяет также поле зрения прибора, т. е. максимальную часть объекта, изображение которого может дать прибор. Значение диафрагмы для получения изображений протяженных предметов (глубины фокусировки) мы не будем рассматривать; о влиянии диафрагмы на разрешающую способность оптических приборов см. в гл. XIV.