Вопрос о качестве изображения, получаемого при помощи оптических систем (микроскопов, телескопов, фотообъективов и т. п.), приобрёл в настоящее время большое практическое значение, поскольку разрешающая сила оптических приборов уже стала близка к предельно возможной.

Настоящая книга, написанная известными французскими специалистами Марешалем и Франсоном, является практически единственной в мировой литературе на эту тему, В ней собран очень интересный и разнообразный материал по распределению света в изображениях сложных объектов. Рассмотрено влияние на изображение различных условий освещения (когерентного, частично когерентного и некогерентного). Разбирается влияние аберраций и обсуждаются их допустимые значения. Описан ряд оригинальных способов повышения разрешающей способности, даны ценные рекомендации по решению важных для практики задач.

Книга, несомненно, будет полезна оптикам — физикам и инженерам, конструкторам оптических систем и вычислителям, а также лицам, работающим с такими системами и желающим расширить свой научный кругозор.

Оптические приборы достигли сейчас высокой степени совершенства, и их свойства в отношении разрешающей силы приближаются к предельно возможным. Современные объективы микроскопа, например, обладают апертурным углом, синус которого близок к единице, а разрешающая способность их уже близка к теоретически максимальной величине. Единственное, на что можно ещё рассчитывать, — это улучшение качества изображения, что приводит к увеличению контраста последнего и к возможности различать больше подробностей на объекте. Иногда детали предмета не видны из-за малого контраста между объектом и фоном; этот контраст можно усилить особым приёмом, основанным на волновой природе света.

Много внимания за последние два десятилетия было уделено вопросу оценки качества изображения. Старый критерий разрешающей силы, определяемой по мирам Фуко высокой контрастности, удобный по простоте применения и позволяющий оценивать качество изображения (для определённой части поля) одним числом, оказался непригодным, так как при одинаковой разрешающей силе качество изображений, даваемых различными объективами, весьма отличается друг от друга.

Лучше всего было бы оценивать качество изображения по распределению освещённости в изображении точки, поскольку это позволяет (по крайней мере теоретически) вычислить распределение света в изображении любого объекта, но такой метод практически неприменим, так как требует определения слишком большого числа параметров.

В настоящее время большинством исследователей принята некоторая промежуточная «частотно-контрастная» характеристика. Качество изображения при этом определяется функцией, связывающей контраст между самыми тёмными и самыми светлыми местами в изображении миры Фуко с частотой штрихов этой миры.

Перечисленные вопросы, а также многие другие, близкие к ним, например вопрос о когерентности пучков и о влиянии последней на образование изображения, требуют для своего изучения применения довольно своеобразного математического аппарата, важную часть которого составляют гармонический анализ и преобразования Фурье.

Как в отечественной литературе, так и в иностранной достаточно полной монографии по вопросу о качестве изображения, даваемого оптическими системами, найти нельзя. Весь известный материал, весьма обширный, но пёстрый и разнородный, разбросан по большому числу журналов, специальных сборников, отчётов и трудно доступен лицам, желающим получить достаточно полное представление об уже известных вещах.

Книга известных французских специалистов Марешаля и Франсона «Структура оптического изображения» восполняет имеющийся пробел в литературе, посвящённой оптическим системам. В этой книге изложена в сжатом (иногда даже чрезмерно), но наглядном виде теория образования изображений оптическими приборами, приведён математический аппарат, необходимый для проведения вычислений, решён ряд конкретных задач, связанных с распределением света в изображениях сложных объектов при различных условиях освещения (когерентном, частично когерентном и некогерентном), и приведён довольно разнообразный иллюстративный материал, относящийся к этому вопросу.

Особенно интересны гл. 7 о частичной когерентности, содержащая новые результаты, относящиеся к слабо контрастным объектам, гл. 8 и 9, в которых рассматривается влияние аберраций на качество изображений и вытекающие отсюда значения допустимых аберраций. Весьма ценными являются описания ряда оригинальных способов повышения разрешающей способности и улучшения качества изображения, а также гл. 10, где авторы излагают свои довольно скептические соображения о попытках применить теорию информации к оценке качества этих изображений.

Книга, правда, не лишена недостатков. Она написана несколько небрежно: имеются неясности в изложении, встречаются пропуски в выводах и опечатки. Поэтому в переводе пришлось иногда отходить от текста с целью сделать его более понятным.

Авторы часто ссылаются на составленный одним из них (Марешалем) не переведённый на русский язык труд (A. Maréchal, Imagerie géométrique. Aberrations, Paris, 1952), несколько экземпляров которого имеется в наших библиотеках. С целью избавить читателя от необходимости прибегать к этому труднодоступному произведению в примечаниях приведены необходимые для понимания текста доказательства или ссылки на отечественные источники.

Предисловие редактора перевода
Г. Г. Слюсарев

Книги на ту же тему

1. Оптика спеклов, Франсон М., 1980
2. Введение в теорию дифракции, обработку информации и голографию, Юу Ф. Т. С., 1979
3. Когерентная волоконно-оптическая связь, Шереметьев А. Г., 1991
4. Методы расчёта оптических систем. — 2-е изд., доп. и перераб., Слюсарев Г. Г., 1969
5. Управляемые оптические системы, Воронцов М. А., Корябин А. В., Шмальгаузен В. И., 1988
6. Техническая оптика, Русинов М. М., 1979
7. Габаритный расчёт оптических систем, Русинов М. М., 1959
8. Техническая оптика, Русинов М. М., 1961
9. Оптические приборы для точных измерений крупногабаритных изделий, Киссам Ф., 1966
10. Прикладная физическая оптика, Шишловский А. А., 1961
11. Техническая оптика, Мартин Л., 1960
12. Прикладная оптика. Фотографические, проекционные и фотоэлектрические системы. Методы аберрационного расчёта оптических систем, Турыгин И. А., 1966
13. Теория и расчёт светооптических систем проекционных приборов, Волосов Д. С., Цивкин М. В., 1960
14. Растровые оптические приборы, Валюс Н. А., 1966
15. Оптика микроскопов. Расчёт и проектирование, Панов В. А., Андреев Л. Н., 1976
16. Физическая оптика, Ахманов С. А., Никитин С. Ю., 2004
17. Волновая оптика. Учебное пособие для университетов. Изд. 2-е, испр. и доп., Калитеевский Н. И., 1978
18. Графо-аналитическая геометрия в применении к оптическим задачам, Пошехонов Б. Л., 1967
19. Силовая оптика, Шмаков В. А., 2004
20. Введение в фурье-оптику, Гудмен Д., 1970
21. Интерференция и дифракция света. Основы теории и применения, Нагибина И. М., 1974
22. Дифракционная оптика периодических сред сложной структуры, Беляков В. А., 1988
23. Некоторые задачи дифракции электромагнитных волн, Потехин А. И., 1948
24. Интерферометр с дифракционной решёткой, Васильев Л. А., Ершов И. В., 1976
25. Оптические интерферометры, Скоков И. В., 1979
26. Интерферометры. Основы инженерной теории, применение, Коломийцов Ю. В., 1976
27. Методы приближённого преобразования Фурье и обращения преобразования Лапласа (справочная книга), Крылов В. И., Скобля Н. С., 1974
28. Ряды Фурье, Толстов Г. П., 1951