Лабораторная работа №6.
Исследование качества изображения оптических систем

6.3. Пример выполнения работы

6.3.1. Создание оптической системы

Задание

Конструктивные параметры:

Предмет дальнего типа, ω = 4°. Апертурная диафрагма расположена после 5 поверхности на расстоянии 8.06 мм, высота по Y=5.0 мм. Длина волны .

Прежде всего, необходимо создать оптическую систему с заданными параметрами в программе для расчета оптических систем (например, OPAL-PC). Подробное описание работы с OPAL-PC приведено в приложении «Описание работы с программой OPAL-PC». Создать новую оптическую систему можно при помощи пункта «Файл / Новая оптическая система».

Внеосевые пучки можно задать при помощи пункта «Система / Параметры Внеосевых пучков». Первый пучок обычно задают выходящим из крайней точки предмета (относительная координата на предмете ), а второй пучок - выходящим из точки предмета с относительной координатой ).

6.3.2. Определение W_СКВ и плоскости наилучшей установки

В пункте «Анализ волнового фронта / Плоскость наилучшей установки» приводятся положения плоскости наилучшей установки по различным критериям. Для дифракционно-ограниченных систем более точным будет значение положения плоскости наилучшей установки, вычисленное по волновому критерию. В этой же таблице приводятся значения среднеквадратического отклонения волнового фронта W_СКВ в заданной и смещенной плоскости установки:

Меняя параметр «Пучок» нужно по очереди определить плоскость наилучшей установки и W_СКВ для каждого пучка и записать полученные значения в таблицу (пример оформления таблицы приводится в пункте «6.4.1.Пример оформления таблицы положений плоскости наилучшей установки»).

6.3.3. Определение числа Штреля

Число Штреля можно рассчитать по приближенной формуле Марешаля:

Для первого пучка в плоскости Гаусса:

Поскольку формула Марешаля справедлива только для случая малых аберраций, при большом среднеквадратическом отклонении волнового фронта вычисленное по ней значение числа Штреля будет неверным.

Для первого пучка в плоскости наилучшего изображения:

Для остальных пучков число Штреля вычисляется аналогично.

Точное значение числа Штреля можно посмотреть в пункте «Анализ функции рассеяния точки / Функция рассеяния точки».

Для определения числа Штреля в смещенной плоскости изображения необходимо в настройках пункта «Функция рассеяния точки» задать требуемое смещение:

Для остальных пучков число Штреля определяется аналогично. Полученные значения нужно записать в таблицу («6.4.1.Пример оформления таблицы положений плоскости наилучшей установки») и сравнить с вычисленными.

6.3.4. Определение разрешающей способности

Разрешающую способность можно определить по частотно-контрастной характеристике (пункт «Анализ функции рассеяния точки / Частотно-контрастная характеристика»). Частотно-контрастную характеристику можно посмотреть в графическом и текстовом виде (переключение режимов по клавише «F6», разместить на весь экран по клавише «F5»).

В текстовом режиме:

Для просмотра частотно-контрастной характеристики в графическом режиме необходимо изменить настройки пункта «Частотно-контрастная хараткеристика» как показано на рисунке (нарисовать сетку по клавише «Space»):

Разрешающая способность определяется по графику для контраста 0.2 в меридиональном сечении. Для более точного определения разрешающей способности можно воспользоваться численными значениями частотно-контрастной характеристики, или определять ее по графикам, нарисованным самостоятельно (пример оформления графиков приведен в параграфе «6.4.2.Пример оформления графиков частотно-контрастной характеристики», если в таблицу отчета не помещаются все значения ЧКХ, можно записать значения через один).

Для определения разрешающей способности в смещенной плоскости изображения необходимо в настройках пункта «Частотно-контрастная характеристика» задать требуемое смещение.

Записать в таблицу найденную разрешающую способность в номинальной и смещенной плоскости изображения для всех пучков.

Численные значения ЧКХ можно сохранить в текстовом файле (клавиша «F9»). В появившемся окне необходимо указать полный путь к папке и имя файла:

Для добавления в этот же файл новых данных пункт «new» нужно заменить на «add»: