Реальная оптическая система

Cтраница 2

Рассмотрение оптических систем в малоугловом приближении воспроизводит большинство свойств реальных оптических систем и является очень хорошим приближением для электронной оптики систем, в которых используются электроны средних и высоких энергий, поскольку рассеяние атомами электронов с такими энергиями представляет собой существенно малоугловой эффект. [16]

Таким образом, по своим свойствам она как бы эквивалентна действию реальной оптической системы на проходящие через нее пучки лучей. При построении эквивалентной схемы оптическую систему задают в виде двух главных плоскостей: передней Н и задней Н ( рис. 4 - 1), причем главная плоскость Н определяет воздействие системы на пучки лучей, например рт, идущие из то части пространства, где расположены наблюдаемые или регистрируемые объекты, а главная плоскость Н - пучки лучей, идущие в обратном направлении, из той части пространства, где расположены изображения этих объектов. [17]

Метод построения оптического изображения позволяет во многих задачах избежать аналитического расчета хода лучей даже в случае реальных оптических систем независимо от их сложности. Объясняется это тем, что методы параксиальной лучевой оптики удовлетворительным образом позволяют почти всегда судить о положении и величине оптического изображения, а это оказывается достаточно для выяснения принципа действия и конструктивных особенностей рассматриваемого типа оптического прибора. [18]

При описании действия оптических инструментов предполагается, что из общего курса физики уже известны свойства как идеальной, так и реальной оптической системы, работающей в параксиальной области. Известны для этой области основные аналитические соотношения, с помощью которых возможно однозначно определить положение и величину оптического изображения предмета и изображений всех диафрагм, принадлежащих системе, иначе говоря, провести расчет хода параксиальных лучей через оптическую систему. [19]

Появление дополнительных максимумов при формировании аппаратной функции, столь затрудняющих, как мы видели, разрешение слабых объектов на фоне сильных, является общим свойством всех реальных оптических систем, как предназначенных для формирования изображения, так и спектральных. Даже в том случае, когда полностью устранены аберрации, блики, возникающие при паразитных отражениях, и другие, принципиально устранимые, причины появления таких максимумов, остаются эффекты, связанные с дифракцией на краях отверстий. Количество энергии излучения, приходящейся на крылья аппаратного контура, отнюдь не мало. Так, например, в дифракционной картине, образованной круглым зрачком, освещенность первого кольца составляет 1 7 % от центрального. [20]

Дифракционное изображение точек. [21]

Теоретическая разрешающая способность оптической системы определяется на основе дифракционной теории. Реальная оптическая система в отличие от идеальной строит изображение светящейся точки Б виде дифракционной картины, состоящей из темных и светлых концентрических колец. Изображение двух светящихся точек оптическая система строит в виде, показанном на рис. 4 - 6, причем освещенность будет максимальной в центральной части изображений. [22]

Ограничение световых пучков в оптических системах. В реальных оптических системах для получения удовлетворительного качества изображения применяют диафрагмы. Диафрагма, ограничивающая световые пучки, проходящие через систему, называется действующей, или апертурной. [23]

Однако от значений числовой апертуры зависит и такой важный параметр оптической системы, как глубина резкости, которая обратно пропорциональна квадрату А. Последнее обстоятельство вынуждает в реальных оптических системах, применяемых в фотолитографии, использовать оптику с меньшей апертурой. [24]

Аберрациями называются погрешности построения изображения оптическими системами. Эти погрешности состоят в искажении реальной оптической системой геометрических размеров, формы и цвета изображения по сравнению с изображением, построенным идеальной оптической системой. [25]

Оптическая система называется дифракционно ограниченной, если она преобразует расходящуюся сферическую волну, исходящую из любого точечного источника, в новую идеальную сферическую волну, которая сходится в точке, лежащей в плоскости изображения. Таким образом, конечное свойство дифракционно ограниченной системы линз заключается в том, что она преобразует расходящуюся сферическую волну, падающую на входной зрачок, в сходящуюся сферическую волну, выходящую через выходной зрачок. Для любой реальной оптической системы это свойство выполняется в лучшем случае только для конечной области в плоскости предмета. Если рассматриваемый предмет не выходит за пределы этой области, систему можно отнести к дифракционно ограниченной. Если в действительности фронт волны от точечного источника после выходного зрачка значительно отличается от идеальной сферической формы, то говорят, что оптическая система имеет аберрации. [26]

Известно, что физический предел разрешающей способности обычной оптики ограничен длиной волны источника света, в данном случае УФ облучения, причем размер светового пятна минимальных размеров, полученный средствами обычной оптики, может быть рассчитан по формуле R0 К / А, где К - длина световой волны, мкм; А - числовая апертура оптической системы. Достаточно просто подсчитать, что при максимально возможных в современных условиях значениях А 1 6 и К 0 4 мкм для УФ лучей 0 0 25 мкм. Последнее вынуждает в реальных оптических системах использовать оптику с меньшей апертурой. [27]

Рассмотрим, что будет происходить при перемещении люка входа в направлении к предметной плоскости. Практического значения это, впрочем, не имеет, так как в реальных оптических системах явления аберрации не позволяют пользоваться пучками лучей, которые входят в оптическую систему под очень большим наклоном к ее оптической оси. Наконец, когда люк входа совпадет с предметной плоскостью, поле зрения окажется резко ограниченным и явление виньетирования поля зрения исчезнет. [28]

Это условие применимо к реальным Оптическим системам только для бесконечно узких пучков лучей, проходящих систему под малыми углами наклона к оптической оси. При прохождении широких пучков лучей возникают искажения или аберрации в положении, геометрической форме и окраске изображения по сравнению с предметом. Для оценки величины и характера аберраций, определяющих качество изображения и степень совершенства реальной оптической системы, в качестве эталона сравнения используют аналогичную идеальную схему, обладающую теми же параметрами и дающую безаберрационное изображение. [29]

Из приведенных соотношений видно, что разрешающая способность пропорциональна X для проекционного способа и Х 5 для контактного способа. Очевидно, для оптического диапазона ( X да 0 2 - т - 0 8 мкм) разрешение не может превышать 0 2 мкм. Это ограничение оптического метода экспонирования может быть преодолено лишь при переходе в более коротковолновый, например рентгеновский, диапазон электромагнитного излучения, где X л; х 0 5 - 5 нм. Однако реальные оптические системы, реальные условия формирования микроизображения не позволяет достичь и этих предельных значений и в настоящее время предельная разрешающая способность оптических методов не превышает 0 5 - 0 8 мкм, а хорошо освоенные и широко используемые процессы и системы обеспечивают разрешающую способность 1 - 1 5 мкм. Кроме длины волны излучения и другие параметры ограничивают реальную разрешающую способность оптических методов и часто определяют возможность использования того или иного метода на практике. [30]

Страницы: 1 2 3