В оптике , то выходной зрачок является виртуальной диафрагмой в оптической системе. Только лучи, прошедшие через эту виртуальную апертуру, могут выйти из системы. Выходной зрачок является изображение на апертурной диафрагмы в оптике , которые следуют за ним. В телескопе или сложном микроскопе это изображение является изображением элемента (ов) объектива, полученного с помощью окуляра . Размер и форма этого диска имеют решающее значение для работы инструмента, потому что глаз наблюдателя может видеть свет, только если он проходит через эту крошечную апертуру. Термин " выпускной ученик"также иногда используется для обозначения диаметра виртуальной апертуры. В более старых публикациях по оптике выходной зрачок иногда называют диском Рамсдена , названным в честь английского мастера по изготовлению инструментов Джесси Рамсдена .
Визуальные инструменты [ править ]
| Средний диаметр зрачка человеческого глаза в зависимости от возраста | ||
|---|---|---|
| Возраст (лет) | День (мм) | Ночь (мм) |
| 20 | 4,7 | 8 |
| 30 | 4.3 | 7 |
| 40 | 3.9 | 6 |
| 50 | 3.5 | 5 |
| 60 | 3.1 | 4.1 |
| 70 | 2,7 | 3.2 |
| 80 | 2.3 | 2,5 |
Чтобы использовать оптический инструмент, входной зрачок глаза наблюдателя должен быть совмещен с выходным зрачком инструмента и иметь такой же размер. Это правильно соединяет оптическую систему с глазом и позволяет избежать виньетирования . (Входной зрачок глаза - это изображение анатомического зрачка, видимого через роговицу .) Таким образом, расположение выходного зрачка определяет вынос зрачка.окуляра. Хорошая конструкция окуляра обеспечивает выходной зрачок диаметром, приблизительно равным видимому диаметру зрачка глаза, и расположенный примерно в 20 мм от последней поверхности окуляра для удобства зрителя. Если диск больше, чем зрачок глаза, свет будет теряться, а не попадать в глаз. Если диск расположен слишком близко к последней поверхности окуляра, глаз должен быть неудобно близко для просмотра; если слишком далеко, наблюдателю будет трудно поддерживать выравнивание глаза с диском.
Поскольку диаметр зрачка глаза зависит от условий просмотра, идеальный диаметр выходного зрачка зависит от области применения. [1] Астрономическому телескопу требуется большой зрачок, потому что он предназначен для наблюдения за тусклыми объектами в ночное время, в то время как для микроскопа потребуется зрачок гораздо меньшего размера, поскольку объект будет ярко освещен. Комплект из биноклей 7 × 50 имеет выходной зрачок чуть более 7,1 мм, что соответствует среднему размеру зрачка юношеского адаптированного к темноте человеческого глаза в условиях отсутствия постороннего света. Затем выходящий свет в окуляре заполняет зрачок глаза, что означает отсутствие потери яркости ночью из-за использования такого бинокля (при условии идеального пропускания). При дневном свете, когда диаметр зрачка глаза составляет всего 4 мм, более половины света блокируется радужной оболочкой и не достигает сетчатки . Однако потеря света в дневное время, как правило, не вызывает беспокойства, поскольку для начала достаточно много света. В отличие от них, бинокли 8 × 32, которые часто продаются с упором на их компактность, имеют выходной зрачок всего 4 мм. Этого достаточно, чтобы заполнить типичный дневной зрачок глаза, поэтому этот бинокль лучше подходит для дневного использования, чем для ночного. Максимальный размер зрачка человеческого глаза обычно составляет 5–9 мм для людей младше 25 лет и медленно уменьшается с возрастом, как показано в приведенной ниже таблице в качестве приблизительного ориентира. [2] [3] [4] [5]
Оптимальное расстояние удаления выходного зрачка также зависит от области применения. Например, прицел требует очень длинного удаления выходного зрачка, чтобы при отдаче он не попал в наблюдателя. [1]
Выходной зрачок можно визуализировать, сфокусировав инструмент на ярком невзрачном поле и поднеся белую карточку к окуляру. Это проецирует на карту световой диск. Перемещая карту ближе к окуляру или дальше от него, диск света будет минимизирован, когда карта находится у выходного зрачка, а яркий диск покажет диаметр зрачка. Прозрачный пузырек с молочной жидкостью также можно использовать для визуализации световых лучей, которые выглядят как сходящиеся и расходящиеся в форме песочных часов на выходе из окуляра, причем наименьшее поперечное сечение (талия формы песочных часов) представляет собой выходной зрачок.
Телескопы [ править ]
Для телескопа диаметр выходного зрачка можно рассчитать, разделив фокусное расстояние окуляра на фокусное отношение (число f) телескопа. Во всех телескопах, кроме самых дешевых, окуляры взаимозаменяемы, и по этой причине увеличение не указывается на прицеле, так как оно меняется в зависимости от окуляров. Вместо этого на телескопе обычно пишется f-число f = L / D, а также диаметр объектива D и фокусное расстояние L. На отдельных окулярах также указано их фокусное расстояние.
Однако в случае с биноклем два окуляра обычно прикреплены постоянно, а увеличение и диаметр объектива (в мм) обычно записываются на бинокле в форме, например, 7 × 50. В этом случае выходной зрачок можно легко рассчитать как диаметр линзы объектива, деленный на увеличение . Эти две формулы, конечно, эквивалентны, и вопрос просто в том, с какой информации исходить, какую формулу использовать.
Фотография [ править ]
Расстояние выходного зрачка от плоскости датчика определяет диапазон углов падения света на датчик. Цифровые датчики изображения часто имеют ограниченный диапазон углов, в которых они могут эффективно принимать свет, особенно те, которые используют микролинзы для увеличения своей чувствительности. [6] Чем ближе выходной зрачок к фокальной плоскости, тем больше углы падения на крайних краях поля. Это может привести к виньетированию пикселей . По этой причине многие маленькие цифровые камеры (например, те, что используются в сотовых телефонах) являются телецентрическими в пространстве изображений . [ необходима цитата ]
См. Также [ править ]
- Пропускание
- Диафрагма (оптика)
- Увеличение зрачка
Ссылки [ править ]
- ↑ a b Hecht (1987), стр. 152.
- ^ «Старение глаз и размер зрачка» . Архивировано из оригинала на 2013-10-23 . Проверено 19 мая 2009 .
- ^ Факторы, влияющие на размер светоадаптированных зрачков у нормальных людей
- ^ Ортис, Эстефан; Бойер, Кевин В .; Флинн, Патрик Дж. (2013). «Линейный регрессионный анализ эффектов возрастного изменения расширения зрачков в биометрии радужки» (PDF) . Шестая международная конференция IEEE по биометрии: теория, приложения и системы : 1–6. DOI : 10,1109 / BTAS.2013.6712687 . ISBN 978-1-4799-0527-0. S2CID 14118454 . Архивировано из оригинального (PDF) на 2014-10-06.
- ^ https://www.astronomics.com/binocular-specifications_t.aspx
- Перейти ↑ Wisniewski, Joseph S. (6 декабря 2003 г.). «Часто задаваемые вопросы о цифровых линзах» . Архивировано из оригинала 5 июля 2008 года . Проверено 11 мая 2008 года .
- Грейвенкамп, Джон Э. (2004). Полевое руководство по геометрической оптике . SPIE Field Guides vol. FG01 . ШПИОН. ISBN 0-8194-5294-7.
- Хехт, Юджин (1987). Оптика (2-е изд.). Эддисон Уэсли. ISBN 0-201-11609-X.
Внешние ссылки [ править ]
- Краткое определение относительной яркости
