Астигматизм и кривизна изображения

Астигматизм появляется при значительном смещении точки предмета с оси и добавляется ко всем остальным аберрациям. Сместим предмет с оси на значительное расстояние (рис.8.2.12). Астигматизм состоит в том, что не совпадают точки фокусов в меридиональной и сагиттальной плоскостях, поэтому лучи бесконечно узкого пучка не сходятся в одной точке. Кривизна заключается в том, что наилучшее изображение получается на искривленной поверхности, а не на плоскости.

Рис.8.2.12. Астигматизм и кривизна изображения.

Мера астигматизма в продольном измерении определяется разностью астигматических отрезков:

В первом приближении средняя кривизна пропорциональна квадрату расстояния от оси. Зависимость кривизны и астигматизма по полю показывают графики продольных аберраций для внеосевых пучков (рис.8.2.13).

a) продольные аберрации б) продольные аберрации
(зависимость от предметной (зависимость от

координаты) квадрата предметной

координаты)

в) поперечные аберрации г) поперечные аберрации
в меридиональном сечении в сагиттальном сечении

Рис.8.2.13. Астигматизм 3 порядка (продольные и поперечные аберрации).

Здесь – относительная предметная координата (на краю поля , на оси ):

 

В зависимости от положения плоскости изображения при астигматизме пятно рассеяния может принимать форму эллипсов, отрезков или круга (рис.8.2.15). Горизонтальный отрезок наблюдается, если плоскость изображения совпадает с меридиональным фокусом, а вертикальный – если с сагиттальным. Посередине между ними пятно рассеяния имеет форму круга. В остальных положениях – пятна эллиптической формы.

Рис.8.2.15. Пятна рассеяния астигматического пучка.

Дисторсия

Название происходит от латинского “искажение”.

Если кроме дисторсии других аберраций нет, то точка изображается в виде точки (гомоцентрический пучок остается гомоцентрическим), но эта точка смещена от идеальной (рис.8.2.16).

Рис.8.2.16. Дисторсия

При дисторсии величина изображения отличается от идеального:

Абсолютная дисторсия (выражается в тех же единицах, что и величина изображения):

где – увеличение системы для данной точки поля.

Относительная дисторсия:

Дисторсия характерна тем, что ее величина нелинейно зависит от величины предмета, то есть увеличение различно для разных точек поля. Абсолютная дисторсия определяется следующей зависимостью:

Наличие дисторсии приводит к искажению прямых линий, не проходящих через ось (рис.8.2.18). Если квадратный предмет изображается в виде подушки – это положительная дисторсия. Если изображение квадрата имеет выпуклые стороны (в виде бочки), то это отрицательная дисторсия.

а) предмет б) изображение

Рис.8.2.18. 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

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 (рис.8.3.1).

Рис.8.3.1. Хроматизм положения.

Чем меньше длина волны, тем ближе изображение к оптической системе. Численно хроматизм положения определяется разностью положений плоскости изображения для крайних длин волн ( и ):

Хроматизм увеличения

Хроматизм увеличения – это аберрация, при которой увеличение оптической системы зависит от длины волны (рис.8.3.9). Вследствие этого вместо изображения точки образуется цветная полоска.

Рис.8.3.9. Хроматизм увеличения.

Численно абсолютный хроматизм увеличения (первичный спектр) определяется как разность величины изображения для крайних длин волн:

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Гистограмма используется для изображения
2. Кодирование изображений. Понятие разрешения изображения, монитора, принтера. Понятие размера изображения, глубины цвета.
3. Принцип сканирования телевизионного изображения. Телевизионный растр.
4. СООТНОШЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ И СЛОВА
5. Тактические особенности предъявления для опознания по голосу, фотоизображениям и видеодокументам.
6. Типы проектно-графического изображения
7. Уважаемые читатели газеты, обращаюсь к вам с просьбой: пожалуйста не выбрасывайте листочки с изображениями икон и молитвами. Если они вам не пригодны, то лучше сожгите.
8. Условные графические изображения блок-схем алгоритмов
9. Условные графические изображения приборов.
10. Фиксирование проявленного изображения. Смысл и химическая и сущность процесса. Почему подкисляется фиксирующий раствор.