3.3. Передаточные характеристики

Передаточные характеристики показывают, как прибор преобразует предмет в изображение.

Воздействие оптической системы на исходящее от предмета излучение сводится прежде всего к преобразованию расходящегося пучка лучей, исходящего от предмета, в пучки, сходящиеся на изображении (при этом происходит изменение масштаба предмета). Кроме того, оптическая система ограничивает размеры пучка лучей и ослабляет интенсивность света (за счет поглощения в стекле и потерь на отражение от поверхностей). Это явление влияет на передачу прибором энергии предмета. Немаловажно и то, что оптическая система искажает структуру предмета вследствие нарушения формы пучка лучей. Этот фактор называется аберрациями и определяет качество и структуру изображения.

Таким образом, оптический прибор осуществляет передачу масштаба, энергии и структуры предмета. Следовательно передаточные характеристики можно разделить на три группы.

3.3.1. Масштабные передаточные характеристики

Масштабные передаточные характеристики описывают передачу оптической системой размеров и формы предмета, то есть преобразование координат на предмете в координаты на изображении.

Обобщенное увеличение - это отношение величины изображения к величине предмета:

. (3.1)

Обобщенное увеличение также связывает между собой входные и выходные апертуры:

. (3.2)

Увеличение для изображающих приборов каждого типа из-за различного смысла величины предмета и изображения имеет разные размерность и название (таблица 3.2). Обобщенное увеличение в телескопических системах безразмерное и называется угловым увеличением, так как размеры и предмета, и изображения в этом случае угловые. Обобщенное увеличение фотографических систем измеряется в мм (отношение линейной величины изображения к угловой величине предмета) и определяется передним фокусным расстоянием. Обобщенное увеличение микроскопов измеряется в обратных мм и определяется обратным задним фокусным расстоянием. Обобщенное увеличение репродукционных систем безразмерное и называется поперечным увеличением.

Тип	Предмет	Изображени е	Обобщенное увеличение	Размерност ь
телескопическая система	угловой	угловое	угловое увеличение β	_
фотографический	угловой	линейное	переднее фокусное
объектив			расстояние	мм
			обратное заднее
микроскоп	линейный	угловое	фокусное расстояние 1/f’
репродукционная система	линейный	линейное	поперечное увеличение υ	_

Таблица 3.2. Обобщенное увеличение

В реальных оптических приборах увеличения в различных точках предмета не одинаковы. Это явление называется дисторсией. Наличие дисторсии приводит к искажению прямых линий, не проходящих через

ось. В этом случае изображение квадратного предмета имеет выпуклые или вогнутые стороны.

Допустимая относительная дисторсия (то есть дисторсия, которая при восприятии глазом не вызывает ощущения, что изображение искажено) - около 5-10%. Более точное исправление дисторсии важно в измерительных приборах, так как наличие дисторсии приводит к нелинейной ошибке измерений. Например, в проекционных системах для производства микросхем допуск на абсолютную дисторсию не

превышает 20 нм.

Кроме обобщенного увеличения для некоторых приборов, работающих с глазом (телескопов, микроскопов, луп и окуляров), существует понятие видимого увеличения.

Видимое увеличение - это отношение тангенса угла, под которым предмет наблюдается через оптическую систему, к тангенсу угла, под которым предмет наблюдается невооруженным глазом.