БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

«Формы представления аберраций (поперечная, продольная, волновая). Монохроматические аберрации»

МИНСК, 2008

В идеальной оптической системе все лучи, исходящие из точки A, пересекаются в сопряженной с ней точке A΄0. После прохождения реальной оптической системы либо нарушается гомоцентричность пучка и лучи не имеют общей точки пересечения, либо гомоцентричность сохраняется, но лучи пересекаются в некоторой точке A΄, которая не совпадает с точкой идеального изображения (рисунок 1). Это является следствием аберраций. Основная задача расчета оптических систем – устранение аберраций.

Рисунок 1 –  Идеальное и реальное изображения точки

Для вычисления аберраций необходимо определить точку референтного (идеального) изображения A΄0 , в которой должно находиться изображение по законам гауссовой оптики. Относительно этой точки и определяют аберрации.

Поперечные аберрации

Поперечные аберрации  – это отклонения координат точки A΄ пересечения реального луча с плоскостью изображения от координат точки A΄0 идеального изображения в направлении, перпендикулярном оптической оси (рисунок 2):

.                                                                                                 (1)

Если точки A΄ и A΄0 совпадают, то поперечные аберрации равны нулю .

Рисунок 2 – Поперечные аберрации

Различают поперечные аберрации в сагиттальной плоскости  и в меридиональной плоскости . Поперечные аберрации для изображения ближнего типа выражаются в миллиметрах, для изображения дальнего типа – в угловой мере. Для изображения дальнего типа поперечная аберрация – это угловое отклонение  между реальным и идеальным лучом (рисунок 3).

Рисунок 3 –  Поперечные аберрации для удаленного изображения

У каждого луча в пучке своя величина поперечной аберрации. Для всего пучка поперечные аберрации – это функции от зрачковых координат:

 ,                                                                              (2)

где  – реальные зрачковые координаты.

Зрачковые канонические координаты.

Зрачковые координаты определяют положение луча в пучке. Канонические (относительные) зрачковые координаты определяются следующим образом:

 ,                                                                               (3)

где ,  – входные и выходные реальные зрачковые координаты, ,  – входные и выходные апертуры. Апертуры определяют максимальные значения зрачковых координат.

Таким образом, верхний луч пучка имеет координаты , нижний луч пучка – , главный луч пучка – , сагиттальный луч –  (рисунок 4).

Рисунок 4 – Канонические зрачковые координаты

Канонические зрачковые координаты можно выразить через полярные координаты ρ и φ:

 ,                                                                                    (4)

где .

Волновая аберрация

Волновая аберрация – это отклонение реального волнового фронта от идеального (рисунок 5), измеренное вдоль луча в количестве длин волн:

                                                                                        (5)

Из выражения (5) следует, что волновая аберрация пропорциональна отклонениям оптических длин лучей пучка. Поэтому влияние волновой аберрации на качество изображения не зависит от типа изображения, а определяется тем, сколько длин волн она составляет. ............