|
8.1. Разложение волновой аберрации в ряд по полиномам ЦерникеПри вычислении разнообразных характеристик качества изображения требуется вычисление зрачковой функции через волновые аберрации в большом количестве точек на зрачке, до нескольких сотен. Для того чтобы заменить весьма трудоемкий расчет большого числа лучей простыми алгебраическими действиями, необходима численная модель аберраций. Поэтому функция волновых аберраций представляется в виде ряда по степеням зрачковых координат или по другим функциям этих координат. Разложение по степенным координатам подробно рассматривается в параграфе "8.2.1. Разложение волновой аберрации в ряд". 8.1.1. Разложение волновой аберрации по полиномам ЦерникеАльтернативой степенному базису служат полиномы, введенные в оптику голландским ученым, лауреатом Нобелевской премии по оптике, Фрицем Цернике и называемые по его имени "полиномы Цернике". Функция разложения волновой аберрации в ряд по полиномам Цернике выглядит следующим образом: (8.1.1) где и - полярные координаты, - степень , - степень , причем , () - четное число, - радиальные полиномы Цернике, зависящие только от . Полиномы Цернике ортогональны на окружности единичного радиуса. Условие ортогональности записывается так: (8.1.2) где - норма полинома. Ортогональность полиномов Цернике дает им большие преимущества при анализе аберраций по сравнению со степенным базисом. Основными преимуществами являются:
Кроме указанных преимуществ, полиномы Цернике образуют очень устойчивый базис к погрешностям вычислений при моделировании работы оптических систем на компьютере или математической обработке результатов измерений. Поэтому полиномы Цернике используют для представления формы волновых фронтов как в проектировании оптических систем, так и в процедурах контроля качества изготовленных оптических систем и отдельных деталей. 8.1.2. Основные типы аберраций, представленные полиномами ЦерникеКаждое слагаемое ряда (8.1.1) описывает аберрацию определенного вида и порядка. В таблице приведены названия наиболее важных компонентов разложения волновой аберрации по полиномам Цернике. Все значения волновой и поперечных аберраций даны для . Таблица 8.1.1. Основные типы аберраций, представлнные полиномами Цернике
|