Астигматизъм и кривина на изображението
Астигматизъм - се състои в това, че фокусните точки в меридионалната и сагиталната равнина не съвпадат, следователно лъчите на безкрайно тесен лъч не се събират в една точка
Кривина - извита повърхност с най-добро изображение.
Фигура 35. Астигматизъм и кривина на изображението
Количествено, астигматизмът и кривината се характеризират с надлъжниастигматични сегменти.
Средната кривина се определя от половината от сумата на астигматичните сегменти и показва позицията на най-доброто изображение за даден лъч.
| (20) |
Фигура 36. Петна на разсейване на астигматичен лъч
Както е показано на фигура 36, в зависимост от позицията на равнината на изображението, разсеяното петно може да приеме различни форми.
Изкривяване (от лат. Distortion) - ако няма други аберации, тогава точката се изобразява като точка, изместена от идеалната позиция.
Наличието на изкривяване води до изкривяване на прави линии, които не преминават през оста. Ако квадратен обект е изобразен като възглавница, това е положително изкривяване, ако квадратът има изпъкнали страни, тогава това е отрицателно изкривяване.
Фигура 37. Изкривяване
Помислете за 2-та основни типа хроматична аберация, позиционен хроматизъм и хроматизъм на увеличение.
Позиционен хроматизъм - изображения на една точка от обект се намират на различни разстояния от оптичната система за различни дължини на вълната.
Фигура 37 Хроматизъм на позицията
Елиминирането на хроматизма се извършва по два начина:
- Използване на огледални системи, където липсва;
- Използвайте в системите за лещи няколко вида стъкла с различникоефициенти на дисперсия.
Ахромат - Хроматизмът на основното увеличение е коригиран.
Апохромат - коригиран хроматизъм на вторичното увеличение.
Без ахромат - Цветността на увеличението не е коригирана.
Фигура 38. Хроматизъм на увеличение
2.6 Човешкото око като оптична система.Структурата на окото
Окото е оптична система, има почти сферична форма. Окото е сферично тяло с диаметър около 25 mm и маса 8 g. Стените на очната ябълка се образуват от три черупки. Външна - протеиновата обвивка се състои от плътна непрозрачна съединителна тъкан. Позволява на окото да запази формата си. Следващата обвивка на окото е съдовата, тя съдържа всички кръвоносни съдове, които захранват тъканите на окото. Хороидеята е черна, защото клетките й съдържат черен пигмент, който абсорбира светлинните лъчи, предотвратявайки разпръскването им около окото. Хориоидеята преминава в ириса, при различните хора има различен цвят, което определя цвета на очите. Ирисът е пръстеновидна мускулна диафрагма с малък отвор в центъра - зеницата. Черно е, защото мястото, откъдето не идват светлинните лъчи, се възприема от нас като черно. През зеницата светлинните лъчи влизат в окото, но не излизат обратно, като се улавят в капан. Зеницата регулира потока светлина в окото, рефлексивно се стеснява или разширява, зеницата може да има размер от 2 до 8 mm, в зависимост от осветлението.
Фигура 39. Структурата на окото
Между роговицата и ириса има водниста течност, зад която е лещата. Лещата е двойноизпъкнала леща, еластична е и може да променя своятакривина с помощта на цилиарния мускул, следователно се осигурява прецизно фокусиране на светлинните лъчи. Коефициентът на пречупване на лещата е 1,45.
Зад лещата се намира стъкловидното тяло, което изпълва основната част на окото. Стъкловидното тяло и водната течност имат почти същия индекс на пречупване като този на водата - 1,33.
Фигура 39. Изображение в окото
Сега разгледайте окото като оптична система. Тя включва роговица, леща, стъкловидно тяло. Основната роля в създаването на изображението принадлежи на обектива. Той фокусира лъчите върху ретината, което води до реално намалено обърнато изображение на обекти, което мозъкът коригира в право. Лъчите се фокусират върху ретината, върху задната стена на окото. Самата очна ябълка е фиксирана с помощта на мускули вътре в сферичната черепна кухина.
Вертикалният зрителен ъгъл на окото достига 125 0 и хоризонтално - 150 0, но рязко изображение се осигурява само от областта на макулата в диапазона 6 0 - 8 0. Периферните зони на зрителното поле служат за ориентация. Голямата мобилност осигурява бързо прехвърляне на изображението на разглеждания обект в областта на макулата. Разстояние между центроветезениците се нарича основата на очите или основната основа. Стойността му е в диапазона от 56 - 74 мм. Основните свойства на очите са: акомодация, адаптация, светлинен контраст и спектрална чувствителност, разделителна способност или зрителна острота, бинокулярно зрение и стереоскопично възприятие.
Човешкото око реагира на светлинно лъчение в широк диапазон
яркост от 2⋅10 -6 - 2⋅10 5 cd / m 2
Способността на окото да се адаптира към различна яркост се наричаадаптация.
Иматъмна адаптация при преминаване от светла стая към тъмна исветла- при преминаване обратно. Процесът на адаптация се обяснява с действието на три "механизма":
При ниска яркост на наблюдаваните обекти светлинното дразнене действа само върху пръчиците, докато конусите не работят. В този случай говорим за нощно виждане. С увеличаване на яркостта (до 10 cd / m2), конуси със спектрална чувствителност се включват в работата заедно с пръчките. Това е видението на здрача. При по-нататъшно увеличаване на яркостта работят основно само конуси. Това е дневно виждане.
Процесът на адаптация е придружен от промяна в диаметъра на зеницата от 1,5 до 8 mm. Това се случва против волята на човека, по вина на влакната, вградени в ириса.
Диапазонът на яркост на окото се променя в зависимост от концентрацията на фоточувствителното вещество - родопсин или визуален пурпур, съдържащ се в пръчиците, и йодопсин - фоточувствителното вещество в колбичките.
С увеличаване на яркостта концентрацията на неразграденото фоточувствително вещество намалява и следователно фоточувствителността на ретината също намалява. В допълнение, при висока яркост, тъмни пигментни зърна, разположени в последния десети слой на ретинатапреместете се към външната му повърхност и абсорбирайте излишната светлина.
Акомодация на окото - с способността на окото да вижда рязко обекти, намиращи се на различно разстояние от него.
Процесът на акомодация се състои в промяна на оптичната сила (рефракция) на окото. Това се постига чрез промяна на радиуса на кривината на лещата в резултат на действието на пръстеновидния мускул. Когато мускулът е отпуснат, връзките разтягат торбичката на лещата и кривината на нейните повърхности става най-малка. В този случай върху ретината се получава остър образ на отдалечени обекти.
Фокусното разстояние на окото на възрастен може да се променя от 18,7 mm до 20,7 mm, което гарантира фокусиране както на далечни, така и на близки обекти. При максимално компресиране на мускулния пръстен окото ясно вижда най-близките обекти.
Размерът на акомодацията може да се изрази в диоптри
| Ak=1000/a, | (21) |
къдетоa е разстоянието в mm от върха на роговицата до точка a на въпросния обект.
Диоптър е оптичната сила на оптична система, чието задно фокусно разстояние е положително и равно на 1 m във въздуха.
Изображението се извършва главно от роговицата заедно с лещата, които в комбинация имат фокусно разстояние от около 20 mm. Най-отдалечената точка, чийто образ се получава върху ретината без акомодация, се наричанай-отдалечената точка на окото и се обозначава с D. Точката, чийто образ се получава върху ретината при максимална акомодация,се нарича проксимална точка на окото и се обозначава с B . Разстоянието за най-добро виждане, при което окото е най-малко уморено, е 250 mm при осветеност 50 лукса.
Фигура 39 Изобразяване
Приема се широчина или обем на настаняване назоваване на количество
| (21) |
къдетоаB е разстоянието от върха на роговицата до проксималната точка на окото B, ааD е разстоянието от върха на роговицата до далечната точка D.
Ако разстоянията aB и aD се измерват в mm, тогава обемът на акомодация Va ще бъде изразен в диоптри. За средното око този обем е приблизително 11 диоптъра. По време на живота на човек позицията на близката точка на окото B се променя. С възрастта лещата губи еластичните си свойства и точка В се отдалечава от роговицата. Например на 50-годишна възраст Va = 2,5 диоптъра, тъй като най-близката точка е на разстояние 400 mm. Това явление е известно като свързано с възрастта далекогледство. С помощта на положителните коригиращи лещи този недостатък се елиминира.
Нормално или еметропично е такова око, при което изображението на отдалечен обект се получава върху ретината рязко без акомодация. Далечната точка на еметропичното око е в безкрайност, а задният фокус съвпада с ретината. Такова око е в състояние ясно да вижда звездите без акомодация. Ако далечната точка не лежи в безкрайност, се казва, че окото имааметропия, такова око се нарича аметропично.
В аметропичното око изображението на отдалечен обект не съвпада с ретината. Аметропията на окото се изразява в диоптри:
| A=1000/aD | (22) |
където където aD е разстоянието от върха на роговицата до далечната точка в mm.
Фигура 40. Видове аметропия
За еметропично око това разстояние е равно на безкрайност и следователно A=0.
Има два най-често срещани вида аметропия (Фигура 39):
1). Ако далечната точка D е пред окото, тогава такова око се нарича миопично.иликъсогледство. Късогледо око без акомодация вижда ясно обекти, разположени пред него на ограничено разстояние. Заден фокусF! Миопичното око се намира вътре в окото пред ретината.
2). Ако далечната точка се намира зад окото, тогава такова око се нарича далекогледо илихиперметропично. Далекогледото око може ясно да види отдалечен обект, но за това се нуждае от известно приспособяване.
Има и други зрителни увреждания:
- астигматизмът на очите се причинява не от сферичната форма на роговицата или лещата, а от неправилното положение на лещата спрямо оптичната ос.
- афакия - липса на леща,
- цветна слепота - грешка при определяне на цвета
Причината за аметропия може да бъде необичайна форма на роговицата или лещата или необичайна дължина на очната ябълка.