Cтраница 4
По описанной методике все аберрационные коэффициенты L - L8 принимают одинаковые значения с равной вероятностью. Неизвестно, соответствует ли это реальному распределению аберрационных коэффициентов всего множества оптических систем с малыми остаточными аберрациями, которые рассчитывали и рассчитывают на практике. Существуют, однако, классы оптических систем, для которых это положение не выполняется. Например, симметричные объективы с симметричным ходом лучей в принципе не имеют нечетных аберраций. У тех же симметричных объективов, используемых в несимметричном режиме, как правило, четные аберрации превалируют над нечетными. С другой стороны, вряд ли возможна какая-либо другая модель для изучения корреляции критериев качества, кроме модели равновероятных одинаковых значений для всех аберрационных коэффициентов. [46]
Методы теории аберраций оптических систем в лучшем случае позволяют найти систему, у которой полностью или частично компенсированы аберрации низших порядков - третьего и пятого, причем всегда существуют остаточные аберрации, определяющие максимально возможные апертуру и полезное поле изображения системы. В процессе оптимизации, как правило, нарушается достигнутая коррекция аберраций низших порядков, и остаточная аберрация системы представляет собой сложный комплекс членов различных порядков, сбалансированных таким образом, чтобы их совместное влияние на качество изображения было минимальным. [47]
В симметричном объективе автоматически устраняются все нечетные аберрации, следовательно, он свободен от всех аберраций третьего и пятого порядков, а его рабочее поле определяется остаточными аберрациями седьмого и высших порядков. [48]
Расчет показывает, что в этом случае в пределах диска Эйри сконцентрировано 73 % всей энергии дифракционного изображения точки; Е ( б) 0 73 примем в качестве граничного значения критерия концентрации энергии для систем с низким уровнем остаточных аберраций. Несмотря на достаточную условность, это значение, по мнению авторов, вполне обосновано и разумно. В данном случае имеются все основания распространить граничное значение критерия, полученное ( или выбранное) для одного вида аберрационных искажений, на все остальные их виды, поскольку совершенно ясно, что одна и та же степень концентрации энергии в диске Эйри обеспечивает практически одинаковые условия регистрации изображения ( особенно на нелинейной среде) независимо от характера аберраций. Инвариантность критерия концентрации энергии в диске Эйри относительно вида аберрационных искажений придает ему наибольшую достоверность по сравнению со всеми другими числовыми критериями. [49]
Делались попытки применить два афокальиых компенсатора в сходящемся пучке: первый из них находится ближе к малому зеркалу и исправляет в основном сферическую аберрацию и кому; второй находится недалеко от плоскости изображения и исправляет астигматизм и дисторсию. Однако системы с такой парой афокальных компенсаторов обладают теми же дефектами, что и ранее рассмотренные системы с одним афокальным компенсатором в сходящемся пучке: необходимость исправления сферической аберрации большого сферического зеркала приводит к большим значениям коррекциоиных параметров Я, и W3, a следовательно, и к большим остаточным аберрациям. [50]
Из формулы ( 111) видно, что ширина спектральной линии пропорциональна длине волны при прочих равных условиях. Кроме того, остаточные аберрации линзы или зеркала, имеющие в общем постоянную величину, для более коротких длин волн приобретают увеличенное значение. Это связано с критерием Релея для качества изображения, который допускает искажение фронта волны на доли Я. Таким образом, линза, удовлетворительная для одной длины волны, может обнаружить заметное снижение четкости изображения для другой. Для большинства проектирующих систем остаточные аберрации в значительной степени возрастают к краям объектива, поэтому четкость изображения часто улучшается при диафрагмировании. Однако если основное значение для качества линий играет явление дифракции в приборе, то диафрагмирование может ухудшить дело, так как ширина линии в этом случае обратно пропорциональна диаметру объектива или размерам действующего отверстия прибора. [51]
В этом случае изображение, используемое в технологических целях, регистрируют на светочувствительном слое с резко нелинейными свойствами [43], что обеспечивает одинаковый контраст передачи деталей любого / размера, вплоть до предельного для данного объектива: все искажения заключаются в отклонении размеров деталей изображения от номинала. В этом случае нецелесообразно использовать критерии на основе ОПФ, которая имеет смысл только для линейного процесса регистрации изображения. Кроме того, фотолитографические объективы с низким уровнем остаточных аберраций формируют изображение, очень близкое к дифракционно-ограниченному, что также затрудняет оценку его качества по ОПФ системы. Известно, что вблизи предельных пространственных частот ОПФ слабо зависит от аберраций [30], тем более она не информативна в условиях их практического отсутствия. [52]
Сравнив результаты, можно судить о том, в какой степени отражается изменение температуры окружающей среды на качестве изображения. При изготовлении оптического прибора в нем по возможности уничтожаются все остаточные аберрации, однако поскольку при наложении температурного поля происходит изменение формы оптических деталей, искажение качества изображения будет иметь место. Насколько оно велико, можно судить по результатам определения остаточных аберраций в системе до и после изменения температуры. [53]
Рассмотрим один из возможных вариантов построения непропорциональной схемы трехлинзового объектива. В качестве его короткофокусной части используем дублет, состоящий из линзы и асферики, на основе которого построена и пропорциональная схема. Во-первых, при устранении в объективе аберраций третьего порядка его характеристики определяются в основном остаточными аберрациями короткофокусной части, а у дублета линза - асферика почти полностью скорректированы аберрации пятого порядка. Необходимо также отметить, что, уменьшая или увеличивая расстояние между элементами дублета, можно вызвать кому обоих знаков. Таким образом, у дублета линза - асферика при почти полной коррекции аберраций пятого порядка две ненулевые аберрации третьего порядка ( кома и дисторсия), причем одна из них регулируется по значению и знаку. [54]