Аберрации

Базовые понятия и термины астрономической оптики

Аберрации

Сообщение Ernest » 09 ноя 2009, 20:43

Аберрации - дефекты возникающие при построении изображений оптическими системами, которые снижают качество изображения (контраст по отношению к оригиналу), его информативность. При расчете/проектировании оптики стремятся минимизировать (оптимизировать) аберрации, как правило, за счет усложнения их конструкции (введения оптических элементов, использования оптических материалов с особыми свойствами). Но, тем не менее, тот или иной уровень остаточных аберраций характерен для любой оптической системы как результат компромисса между уровнем качества изображения и стоимостью оптики. Существуют критерии (Релея, Марешаля, Штреля) оценки допустимого уровня аберраций, при котором их вред еще не существенен.

В базовом аберрационном анализе оперируют пятью монохроматическими аберрациями: сферической, комой, астигматизмом, кривизной изображения, дисторсией и двумя хроматическими: продольным и поперечным хроматизмом. Но есть аберрации и более высокого порядка. В реальной оптической системе все элементарные аберрации присутствуют одновременно и требуются специальные приемы, чтобы различить их и оценить вклад каждой из составляющей: при помощи гартманограмм, решеток Ронки, анализа внефокалов и интерферограмм.

Влияние базовых (элементарных) типов монохроматических аберраций
на изображение светящейся точки (звезды)

aberrations.PNG
aberrations.PNG (8.14 КБ) Просмотров: 2401

*Внешний вид аберраций на этом рисунке дан из предположения, что меридиональное направление (направление на истинный центр поля зрения) - вертикальное
**Сагиттальный и меридиональный астигматизм это проявления астигматизма в сочетании с расфокусировкой/кривизной разных знаков
***Обычно в одном аберрационном пятне сочетаются несколько базовых типов аберраций взятых в разной пропорции
****Дифракционные явления вносят в представленные изображения дополнительные сложность, так называемый дифракционный (правильнее его было бы называть интерференционным) узор


Аберрации следует отличать от других дефектов оптического изображения, ухудшающих контраст и различимость мелких деталей изображения: дифракции, влияния турбуленции атмосферы, тепловых потоков воздуха внутри оптической системы, дефектов приемника изображения и так далее. И напротив, плохая фокусировка и перспективные искажения, родственны аберрациям.

Аберрации выражают или в волновой мере (волновая аберрация или дефект в длине оптического луча выраженный в числе или долях длин волн излучения), или в линейной (отклонение в пересечении лучом плоскости изображения - поперечная аберрация или оси пучка - продольная аберрация), или угловой (отклонение в угле выхода луча из оптической системы), или диоптрийной (отклонение в сходимости). Обычно эти представления нетрудно пересчитать из одного в другое.

Есть поучительная бесплатная программа Aberrator для моделирования влияния аберраций на изображение. Она весьма несовершенна, но дает представление об аберрациях и их допустимом уровне. Ниже приведен пример ее работы.
abberations.JPG
abberations.JPG (10.72 КБ) Просмотров: 5602


Назад к оглавлению статей
Аватара пользователя
Ernest
Основатель
 
Сообщения: 9157
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Вернуться в Оптические формулы и понятия

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1