Дисторсия

Если кроме дисторсии других аберраций нет, то точка изображается в виде точки, но эта точка смещена от идеальной (рис.8.2.16). При дисторсии величина изображения отличается от идеального:

Дисторсия характерна тем, что ее величина нелинейно зависит от величины предмета, то есть увеличение различно для разных точек поля. Наличие дисторсии приводит к искажению прямых линий, не проходящих через ось. Если квадратный предмет изображается в виде подушки – это положительная дисторсия. Если изображение квадрата имеет выпуклые стороны (в виде бочки), то это отрицательная дисторсия. Допустимая относительная дисторсия (то есть дисторсия, которая при восприятии глазом не вызывает ощущения, что изображение искажено) около .

Исправление дисторсии важно в измерительных приборах (в частности, в фотограмметрических системах), так как наличие дисторсии приводит к нелинейной ошибке измерений. Например, в фотолитографии допуск на абсолютную дисторсию не превышает 20 нм.

Хроматические аберрации

Хроматические аберрации – это проявление зависимости характеристик оптической системы от длины волны света (хромо – цвет). Хроматические аберрации приводят к тому, что в изображениях неокрашенных предметов появляется окрашенность. Хроматические аберрации появляются из-за того, что оптические системы изготовлены из оптических стекол с показателями преломления, зависящими от длины волны.

Существуют два основных вида хроматизма:

• хроматизм положения,

• хроматизм увеличения.

Хроматизм положения – это аберрация, при которой изображения одной точки предмета расположены на разном расстоянии от оптической системы для разных длин волн (разные положения плоскости изображения). В этом случае фокусы также расположены на разных расстояниях.

Хроматизм увеличения – это аберрация, при которой увеличение оптической системы зависит от длины волны. Вследствие этого вместо изображения точки образуется цветная полоска.

Методические указания

Определите понятие аберраций оптических систем. Рассмотрите поперечные и продольные аберрации. Уясните понятия сферической аберрации, комы, астигматизма, дисторсии. Рассмотрите особенности хроматических аберраций положения и увеличения. Рассмотрите способы снижения аберраций.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое аберрации реальных оптических систем?

2. Каковы характеристики сферической аберрации, комы, астигматизма, дисторсии?

3. Что такое хроматические аберрации положения и увеличения?

4. Какие имеются способы снижения аберраций оптических систем?

Литература: [1 - 12].

Тема 6. Основные характеристики структуры изображения Функция рассеяния точки

В идеальной оптической системе точка изображается в виде точки, а в реальной оптической системе точка изображается в виде пятна рассеяния.

Основной характеристикой, описывающей передачу структуры предмета оптической системой является функция рассеяния точки.

Функция рассеяния точки (ФРТ)– это функция, описывающая зависимость распределения освещенности от координат в плоскости изображения, если предмет – это светящаяся точка в центре изопланатической зоны.

Зная функцию рассеяния точки, можно найти изображение любого предмета, если разложить его на точки и найти ФРТ от каждой точки. Если есть предмет I(x,y), то каждая его точка изображается в виде функции h(X´–V_X, Y– V_Y, то есть ФРТ смещается в точку с координатами (V_X ,V_Y), а изображение всего предмета будет представлять собой сумму этих изображений:

Если увеличение V принять за единицу, то это выражение становится сверткой.

Функция изображения есть свертка функции предмета с функцией рассеяния точки.