Аподизирующий фильтр.Никаноров Н.Ю ФГУП «ПО «НПЗ»Седухин А.Г. ИАиЭ СО РАН

Теория Юнга
Согласно теории Юнга падающий на полу-бесконечную плоскость волновой фронт, после прохождения её, можно разделить на прошедший без возмущения (желтые линии), отразившийся (зелёные линии)и образовавшийся в результате дифракции цилиндрический волновой фронт.

Опыт Калашникова
В 1912 г. Русский ученый Калашников поставил следующий эксперимент.
Осветил точечным источником света 1 полубесконечный экран 2.
За экраном, в зоне тени, он расположил фотопластинку 3,
Перед фотопластинкой он установил булавки..
После проявления фотопластинки он получил на ней чередование темных и светлых участков, четко соответствующих расположению булавок.

Эксперимент по фотографированию краевой волны
Эксперимент по фотографированию краевой волны был осуществлен следующим образом:
Закрепленный в специальной оправе объектив от телескопа ТАЛ-100был освещен параллельным пучком сформированным объективом интерферометром «INTELIUM».
Фотографирование краевой волны осуществлялось из зоны тени.
В отличии от эксперимента Калашникова, нам пришлось располагать фотоаппарат с противоположной стороны , фотография сделана через “невозмущенный пучёк”.
Это пришлось сделать потому-что апертерная диафрагма (оправа объектива) имеет некую толщину задерживающее распространение краевой волны в область тени за оправой (точнее сказать снижающее её интенсивность.

Фото краевой волны
На фотографии показана образовавшийся в результате дифракции на краю оправы цилиндрический волновой фронт (краевая волна).

Что такое аподизация
Изменение передаточных характеристик апертуры называется аподизацией. «Апод-» литературно обозначает «без ног» и отсылает к экранированию входного зрачка, что проявляется пониженными дифракционными кольцами. Аподизация существовала и до того, как ее так назвали. Изображение создаваемое практически любой зеркальной системой (за исключением «брахитов» “аподизировано” за счет экранирования центральной части апертуры вторичным зеркалом.
На рис представлено влияние экранирования на форму дифракционной структуры изображения.

Гауссов фильтр
Одним из первых “осознанных” методов аподизации является использование “Гауссовых фильтров.
На рисунках приведены различные виды Гауссовых функций, а так же распределение энергии в диске Эри без апо –фильтра и с Гауссовым апо-фильтром.

Аподизация в фотографии
Компания SONY предлагает фотообъектив с встроенным квази –Гауссовым фильтром реализованного в склеенном компоненте кроновая линза в котором изготовлена из обычного бесцветного оптического стекла, а флинтовая линза изготовлена из нейтрального стекла. За счет изменения толщины линзы в радиальном направлении меняется ее светопропускание. Этим достигается эффект «бокё»-размытие границ.

Постановка задачи
Использование Гауссова фильтра для аподизации изображения имеет серьёзный недостаток:
Гауссов фильтр уменьшает эффективную апертуру оптической системы.
Есть ли методы уменьшить энергию в кольцах диска Эри сохраняя максимально возможным светопропускание и разрешающую способность оптической системы

Работы Ю. Ли
В конце прошлого- начале нынешнего веков американский ученый Юджин Ли предложил использовать для аподизации супер –Гауссовы функции.

Пример моделирования аподизационной функции
На рисунке приведены расчетные кружки рассеяния (диски Эри) объектива телескопа ТАЛ-100 без аподизации и с аподизацией супер-Гауссовым фильтром.
Сплошные линии соответствуют не аподизированному случаю, пунктирные для случая супер-Гаусовой аподизации.

Практическая часть
Расчитаны технологические параметры дифракционного аподизационного фильтра для объектива телескопа ТАЛ-100.
Изготовлены подложки для дифракционного аподизационного фильтра.
Обсуждается функция аподизации.

Заключение
Выражаю благодарность сотрудникам ИАиЭ Полещуку А.Г., Маточкину А.Е.,
Саметову А.Р., сотрудникам ФГУП ПО НПЗ Питерскому А.Ф., ФроловойЕ.Е,,и сотрудникам ФГУП ЦКБ «Точьприбор» Парко Л.В., Агееву А.С. За техническую и консультативную помощь при подготовке данной работы.