Bewertung optischer Systeme
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Bewertung optischer Systeme von Heinz Haferkorn Mit 309 Abbildungen VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin 1986 Inhaltsverzeichnis 1. Abbildung und Bewertung 9 1.1. 1.1.1. 1.1.2. 1.1.3. 1.2. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3. 1.3. 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3. 1.3.4. 1.3.5. Optische Abbildung Bedeutung der optischen Abbildung Aspekte der optischen Abbildung Realisierung der optischen Abbildung Bewertung der optischen Abbildung Bildgüte Bildeindruck Bewertung konkreter und realer optischer Systeme Kollineare Abbildung Abbildung als mathematische Transformation Zentrierte kollineare Abbildung Koordinatensysteme Homogene Koordinaten. Matrizendarstellung Zusammengesetzte kollineare Abbildung 2. Strahlenoptische Bewertung zentrierter optischer Systeme 2.1. 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. 2.1.5. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.3. 2.3.1. 2.3.2. 2.4. 2.4.1. 2.4.2. 2.4.3. 2.4.4. 2.4.5. Strahlaberrationen Meridionalstrahlen Astigmatische Büschel Windschiefe Strahlen Asphärische Flächen Spiegelflächen Farblängsfehler Flächenteilkoeffizient . . Linsenteilkoeffizient Gauß-Fehler. Sekundäres Spektrum Polychromasie Farbfehler des Hauptstrahls Flächenteilkoeffizient Linsenteilkoeffizient Auswertung der Strahlaberrationen Sinusbedingung Isoplanasiebedingung Tangensbedingung Korrektionsdarstellungen Spotdiagramm. Gauß-Moment ; ' • 9 9 15 19 25 25 26 27 29 29 32 36 44 47 54 54 54 58 64 69 78 81 81 84 86 89 91 91 97 98 98 101 104 107 113 6 Inhaltsverzeichnis 3. Analytische Bewertung zentrierter optischer Systeme . 119 3.1. 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.1.4. 3.1.5. 3.1.6. 3.1.7. 3.1.8. 3.2. 3.2.1. 3.2.2. 3.2.3. 3.3. 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.4. 3.4.1. 3.4.2. 3.4.3. 3.4.4. 3.5. 3.5.1. 3.5.2. 3.5.3. 3.6. 3.6.1. 3.6.2. 3.6.3. 3.7. 3.7.1. 3.7.2. Eikonale Punkteikonal Winkeleikonal Winkeleikonal für zentrierte optische Systeme Darstellung der brechenden Fläche Brechung an der Rotationsfläche Paraxiales Gebiet Winkeleikonal in Pupillenkoordinaten Abweichungen dritter Ordnung Öffnungsfehler dritter Ordnung. Brechende Fläche Flächenteilkoeffizient Linsenteilkoeffizient Koma dritter Ordnung Brechende Fläche Flächenteilkoeffizient Linsenteilkoeffizient Astigmatismus und Bildfeldwölbung dritter Ordnung Brechende Fläche. . . '. Flächenteilkoeffizient Linsenteilkoeffizient Petzval-Bedingung Verzeichnung dritter Ordnung Brechende Fläche Flächenteilkoeffizient Linsenteilkoeffizient Abbildungsfehler fünfter Ordnung Eikonal Klassifikation Flächenfolgen Analytische Bewertung Flächenteilkoeffizienten Fehlersummen. Analytisches Gauß-Moment 119 119 121 123 124 126 129 130 139 143 143 148 150 152 152 156 158 160 160 163 166 167 169 169 170 171 175 175 180 183 185 185 188 ' 4. Wellenoptische Bewertung der Abbildung von Punkten 193 4.1. 4.1.1. 4.1.2. 4.1.3. 4.1.4. 4.1.5. 4.1.6. 4.1.7. 4.1.8. 4.1.9. 4.2. 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.2.4. 4.2.5. Beugung des Lichtes Grundlagen der Beugungstheorie Kirchhoffsche Beugungsformel Fraunhofersche und Fresnelsche Beugung Fraunhofersche Beugung am Rechteck Fraunhofersche Beugung am Kreis Fraunhofersche Beugung an Liniengittern Fresnelsche Beugung an der Kante Fresnelsche Beugung am Rechteck Fresnelsche Beugung am Kreis Beugungsbegrenzte Abbildung von Punkten Kirchhoffsche Beugungsformel für optische Systeme Intensität in der Bildebene Intensität in Achsenpunkten Intensität in beliebigen Punkten Apodisation 193 193 195 198 201 203 205 214 218 221 226 226 233 236 237 242 • Inhaltsverzeichnis ' 4.3. 4.3.1. 4.3.2. 4.3.3. 4.3.4. 4.3.5. 4.3.6. 4.3.7. 4.3.8. Aberrationsbehaftete Abbildung von Punkten Wellenaberrationen Berechnung der Wellenaberrationen Zernike-Polynome Punktbildfunktion Gütekriterien Definitionshelligkeit Entwicklung der Definitionshelligkeit Ort der maximalen Definitionshelligkeit 251 251 260 279 286 287 292 298 305 5. Wellenoptische Bewertung der optischen Abbildung ausgedehnter Objekte 314 5.1. 5.1.1. 5.1.2. 5.1.3. 5.1.4. 5.1.5. 5.1.6. 5.1.7. 5.1.8. 5.2. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.2.4. 5.2.5. 5.2.6. 5.3. 5.3.1. 5.3.2. 5.3.3. 5.3.4. 5.3.5. 5.3.6. Inkohärente Abbildung Linienbildfunktion Berechnung der Bildstrahldichte Kantenbildfunktion Optische Übertragungsfunktion . Periodische Objekte Duffieux-Integral Gütekriterien Berechnung der optischen Übertragungsfunktion Kohärente Abbildung Modell der kohärenten Abbildung Periodische Objekte Beugungsfunktion des Objektstreifens Bildfunktion des Objektstreifens Dunkelfeldverfahren Phasenkontrastverfahren Partiell-kohärente Abbildung Quasimonochromatisches Licht Kohärenzfunktion Ausbreitung der Kohärenzfunktion Kohärenzübertragungsfunktion Intensität in der Bildebene Gütekriterien 6. Bewertung spezieller optischer Systeme 430 6.1. 6.1.1. 6.1.2. 6.1.3. 6.1.4. 6.1.5. 6.1.6. 6.1.7. 6.1.8. 6.2. 6.2.1. 6.2.2. 6.2.3. 6.2.4. 6.3. 6.3.1. 6.3.2. 6.3.3. Systeme mit anisotropen Werkstoffen . Tensor der Dielektrizitätskonstanten Fresnelsches Ellipsoid. Indexellipsoid Ebene Lichtwelle in Kristallen Strahlenfläche. Normalenfläche Doppelbrechung Kristallplatten Paraxiales Gebiet bei Kristallinsen Geometrisch-optische und wellenoptische Bewertung Nichtzentrierte Systeme Dezentrierung Analytische Bewertung der Dezentrierung Zylinderlinsen. Torische Linsen Prismen. Planplatten Lasersysteme Laserstrahlung Laserresonatoren Gaußsche Bündel. 430 430 433 436 444 452 457 464 465 474 474 480 485 490 492 492 494 497 314 314 317 325 329 332 335 339 352 364 364 371 373 376 380 382 388 • . 388 393 399 401 405 408 8 Inhaltsverzeichnis 6.4. 6.4.1. 6A2. Hologramme Abbildende Hologramme Analytische Bildfehlertheorie 505 505 .508 7. Bewertung von Abbildungsketten und realen optischen Systemen 512 7.1. 7.1.1. 7.1.2. 7.1.3. 7.1.4. 7.1.5. 7.2. 7.2.1. 7.2.2. 7.2.3. Optische Informationsübertragung Informationstheoretische Bewertung Entscheidungstheoretische Bewertung Rauschquellen Optische Sensorik Bildverarbeitung Bewertung realer optischer Systeme Objektive geometrisch-optische Bewertung Objektive wellenoptische Bewertung Subjektive Bewertung 512 512 517 521 524 529 536 536 539 550 Literatur und Quellen 557 Sach- und Namenverzeichnis 566
