A A A A Автор Тема: Интерпретация аберраций  (Прочитано 4050 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

DezmonD

  • Гость
Интерпретация аберраций
« : 12 Мар 2005 [21:46:23] »
Всем доброе время суток!
В общем, вопросы возникли. Запутался окончательно...
В современной оптике принято пользоваться полиномами Цернике (ну или, на худой конец, Зейделя или Тейлора) для описания аберраций волнового фронта.
Дефокус в описании полиномами Цернике выглядит таким образом: W(r)=a*(2*r^2-1), где a-коэффициент, который и обозначает дефокус системы в микронах.
Дефокус в описании Зейделя выглядит следующим образом: W(r)=k*r^2, где k-коэффициент, который обозначает дефокус в микронах.
Из чисто логических соображений дефокус есть не что иное, как длина BC на рисунке (см. ниже). Однако, моделирование в Zemax'е показывает, что я понимаю неправильно.
Итак, вопросы:
  • Что (и почему так) на рисунке есть дефокус в понимании Цернике и Зейделя?
  • Как объяснить различие описаний Зейделя и Цернике?
  • Если дефокус системы НЕ BC, то как переводить аберрации из микронов в диоптрии?
  • Почему дефокус и в понимании Цернике, и в понимании Зейделя описывается, как парабола, а мы называем волновой фронт с дефокусом сферическим? Это просто приближение?

Пояснение к рисунку: дуга ABD - не что иное, как волновой фронт (ну или его кусок). O - источник этого волнового фронта. Другими словами, OA=OB=R - радиус кривизны волнового фронта. AC=r - радиус рассматриваемого сечения. BC=a - дефокус (?)
« Последнее редактирование: 12 Мар 2005 [21:48:50] от DezmonD »

Оффлайн AAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 4 521
  • Благодарностей: 163
    • Сообщения от AAV
Re: Интерпретация аберраций
« Ответ #1 : 12 Мар 2005 [23:03:28] »
 
Цитата
Что (и почему так) на рисунке есть дефокус в понимании Цернике и Зейделя?
АО-штрих есть дефокус
« Последнее редактирование: 12 Мар 2005 [23:05:05] от AAV »

Оффлайн AAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 4 521
  • Благодарностей: 163
    • Сообщения от AAV
Re: Интерпретация аберраций
« Ответ #2 : 12 Мар 2005 [23:10:21] »
Цитата
   Почему дефокус и в понимании Цернике, и в понимании Зейделя описывается, как парабола, а мы называем волновой фронт с дефокусом сферическим? Это просто приближение?
« Последнее редактирование: 12 Мар 2005 [23:15:28] от AAV »

DezmonD

  • Гость
Re: Интерпретация аберраций
« Ответ #3 : 14 Мар 2005 [08:59:19] »
Нет, вы не поняли... W(r)=a*(2r-1)
Дефокус здесь - "a". Так вот покажите мне это "a" на рисунке!!!
Исходя из ваших объяснений, непонятно, каким путём получена точка O-штрих.
Объясните, пожалуйста...

Ernest

  • Гость
Re: Интерпретация аберраций
« Ответ #4 : 14 Мар 2005 [10:12:18] »
Это довольно смелое утверждение, что AAV чего-то "не понял". Ведь это Вы спрашиваете? То есть чего-то не понимаете... Ну это так - к слову.

W(r)=a*(2r-1) - это формула деформации волнового фронта вследствие дефокусировки (то есть смещения точки фиксации изображения от фокальной плоскости в случае безаберрационной оптики). Коэффициент а (или более принятое обозначение С20) в этой формуле показывает значение волновой аберрации в центре (или если хотите на краю) апертуры (r^2 = 0 или 1) и имеет соотв. размерность. На Вашем рисунке эту величину не указать - поскольку на нем не изображен деформированный волновой фронт в выходном зрачке.

Для того, чтобы перейти к продольным аберрациям следует дважды продифференцировать указанную выше формулу и тогда получится, что продольная аберрация (собственно расфокусировка)  будет равна величине 4*a (с точностью до постоянного множителя - апертуры). Это отрезок OO1 на рисунке приведенном AAV

Цитата
Как объяснить различие описаний Зейделя и Цернике?
Цернике использовал ортогональный на круге базис полиномов, а Зейдель обычный - степенной. Вот и вся разница. Ортогональные полиномы хороши тем, что в некотором смысле взаимонезависимы при анализе их влияния на качество изображения. Степенные хороши простотой представления.

Цитата
как переводить аберрации из микронов в диоптрии?
Диоптриями измеряют продольные аберрации телескопических систем (систем работающих с глазом). Для перевода волнового представления в продольные аберрации потребуется продифференцировать полиномы Цернике, а потом перевести в дптр по обычной формуле 1000/х. В нашем случае это будет примерно дптр = 4000*a/D^2

Цитата
Почему дефокус и в понимании Цернике, и в понимании Зейделя описывается, как парабола, а мы называем волновой фронт с дефокусом сферическим? Это просто приближение?
Ну да фронт сферический, но параболического приближения достаточно. Тем более, что при анализе измеренной или расчитанной деформации волнового фронта всегда можно добавить члены более высокого порядка.
« Последнее редактирование: 14 Мар 2005 [11:21:12] от Эрнест »

DezmonD

  • Гость
Re: Интерпретация аберраций
« Ответ #5 : 16 Мар 2005 [22:23:18] »
Цитата
как переводить аберрации из микронов в диоптрии?
Диоптриями измеряют продольные аберрации телескопических систем (систем работающих с глазом). Для перевода волнового представления в продольные аберрации потребуется продифференцировать полиномы Цернике, а потом перевести в дптр по обычной формуле 1000/х. В нашем случае это будет примерно дптр = 4000*a/D^2
Ысё понятно... Вывел такую же формулу для перевода аберраций из микронов в диоптрии, вот только из условий нормировки полиномов Цернике следует, что в знаменателе не квадрат диаметра апертуры, а её радиус. Ну да ладно.
Теперь такая вот проблема. Решил промерить на своём датчике волнового фронта Шака-Гартманна очковые линзы для разных диоптрий, дабы проверить эту формулу. Измерения проводил для пучков разных диаметров, ниже приведён график. Теоретическая формула не оправдывается. Смотрите и комментируйте сами.