Расчет и проектирование оптических систем. В 2 ч. Ч. I (100,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.347

Стр.348

Стр.349

московский государственный университет геодезии и картографии Л.а. запрягаева, и.с. свешникова РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 2-е издание, исправленное и дополненное чАСТЬ I москва 2009

Стр.2

ББк 22.34я73 з 30 удк 681.7.002 (075.8) рецензенты: • кафедра «оптико-электронные приборы научных исследований» (московский государственный технический университет им. Баумана); • доктор технических наук с.н. Бездидько (дом оптики внЦ «гои им. с.и. вавилова») з 30 Запрягаева Л. А., Свешникова И.С. расчет и проектирование оптических систем: учебник для вузов в 2-х частях. Часть I. 2-е издание исправленное и дополненное. – м.: изд-во миигаик, 2009. – 350 с. ISBN 978-5-91188-017-0 учебник состоит из двух частей, выходящих в свет одновременно отдельными книгами. в первой части учебника рассмотрены уровни автоматизированного проектирования оптических систем оптикоэлектронных и оптических приборов, последовательно изложены габаритный и аберрационный расчеты основных типов оптических систем. описаны методы синтеза и рассмотрен синтез линзовых систем, включая системы для преобразования лазерного излучения. Приведена теория синтеза линзовых конденсаторов, зеркальных и зеркально-линзовых осветителей. для студентов оптических специальностей вузов и магистрантов, обучающихся по направлению «оптотехника». Представляет интерес для научных и инженерно-технических работников. удк 681.7.002 (075.8) ББк 22.34я73 ISBN 978-5-91188-017-0 © Л.а. запрягаева, и.с. свешникова, 2009 © издательство миигаик, 2009

Стр.3

ОГЛАВЛЕНИЕ ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ.............................................................................................. 3 ВВЕДЕНИЕ .....................................................................................................4 Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАСЧЕТЕ И ПРОЕКТИРОВАНИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ....................................................................8 1.1. Исходные принципы автоматизированного проектирования оптических систем .............................................................................................8 1.2. Çàäà÷è, решаемые при проектировании оптической системы ................ 9 1.3. Этапы разработки оптических систем и степень их автоматизации ...... 11 1.4. Автоматизированное проектирование оптических систем .................... 14 Программное обеспечение для АПОС ................................................... 21 Глава 2. ГАБАРИТНЫЙ РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ............................... 23 2.1. Габаритный расчет телескопических систем ........................................ 23 Расчет простых телескопических систем Кеплера и Ãàëèëåÿ................. 29 Расчет зрительной трубы Кеплера с коллективом в фокальной плоскости ..................................................................................................... 37 Расчет зрительной трубы с внутренней фокусировкой ......................... 41 Габаритный расчет зрительных труб с линзовыми оборачивающими системами ............................................................................................. 50 Расчет телескопических систем с внефокальным коллективом ............. 60 Габаритный расчет телескопических систем с призменными оборачивающими системами. Призменные монокуляры и бинокулярные зрительные трубы ........................................................ 63 Особенности габаритного расчета оптических систем перископов ....... 75 Особенности габаритного расчета зрительных труб с электроннооптическими преобразователями .......................................................... 79 2.2. Габаритный расчет зрительных труб переменного увеличения ............. 80 Область применения оптических систем переменного увеличения........ 80 Классификация зрительных труб переменного óâåëè÷åíèÿ.................... 81 Оптические характеристики зрительных труб переменного óâåëè÷åíèÿ............................................................................................ 87 Расчет панкратической зрительной трубы переменного увеличения с двухкомпонентной оборачивающей системой .................................... 89 2.3. Габаритный расчет луп и микроскопов ................................................. 98 346

Стр.347

Содержание Расчет бинокулярной призматической лупы ........................................ 115 Габаритный расчет отсчетного микроскопа по заданной точности отсчета по нониусу .............................................................................. 119 Расчет микроскопа для микропроекции ............................................... 121 2.4. Габаритный и светотехнический расчет проекционных систем ........... 122 Расчет проекционной системы для эпипроекции ................................. 126 Расчет проекционной системы для диапроекции ................................. 130 2.5. Оптические системы для лазеров ....................................................... 151 Параметры пучка лазера и основные соотношения при его преобразовании оптической системой ............................................................. 151 Оптические системы для концентрации излучения лазера .................. 159 Оптические системы для уменьшения расходимости лазерного пучка .................................................................................................... 163 Основные требования к разработке оптических систем для преобразования лазерного излучения .............................................................. 168 Габаритный расчет оптических систем для коллимации и концентрации лазерного излучения при использовании геометрооптической модели излучения ................................................................................ 170 Глава 3. АБЕРРАЦИОННЫЙ РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ. МЕТОДЫ АБЕРРАЦИОННОГО РАСЧЕТА ...................................................... 179 3.1. Общие понятия ................................................................................... 179 3.2. Методы аберрационного расчета оптических систем ......................... 180 Метод проб ......................................................................................... 180 Композиционный метод ....................................................................... 181 Алгебраический метод расчета (метод разделения переменных). Основные óðàâíåíèÿ............................................................................ 187 3.3. Аберрационный расчет оптических систем ......................................... 199 Телескопические системы ................................................................... 199 Телескопические панкратические системы. Особенности аберрационного расчета ................................................................................ 216 Система микроскопа ........................................................................... 217 Объектив из двух компонентов, расположенных на конечном расстоянии друг от друга .......................................................................... 219 Оптические системы для коллимации лазерного излучения ................ 221 Глава 4. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ОДНО- И ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ЛИНЗОВЫХ СИСТЕМ ИЗ БЕСКОНЕЧНО ТОНКИХ КОМПОНЕНТОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДА РАЗДЕЛЕНИЯ ÏÅÐÅÌÅÍÍÛÕ.............................................................................. 223 4.1. Уравнения первой и второй групп метода разделения переменных. Внутренние и внешние параметры. Свободные параметры ................. 223 4.2. Общая методика синтеза оптических систем из бесконечно тонких компонентов ........................................................................................ 226 Уравнения ñèíòåçà............................................................................... 226 Последовательность выполнения синтеза ........................................... 228 347

Стр.348

Содержание Модульный принцип составления аберрационных уравнений. Параметры Р, W и С отдельной линзы и двухлинзового склеенного компонента .......................................................................................... 238 4.3. Синтез одно- и двухкомпонентных линзовых систем с бесконечно малыми воздушными промежутками .................................................... 242 Виды однокомпонентных линзовых систем .......................................... 242 Синтез двухлинзового склеенного компонента .................................... 248 Синтез двухлинзового несклеенного компонента ................................ 251 Синтез четырехлинзовых компонентов из двух одинаковых двухлинзовых компонентов .............................................................................. 253 Синтез трехлинзового склеенного компонента .................................... 254 Обоснование выбора избыточных параметров в трех- и четырехлинзовых компонентах .............................................................................. 259 Синтез трехлинзовых компонентов ...................................................... 262 Синтез четырехлинзовых компонентов ................................................ 266 4.4. Синтез линзовых систем из двух компонентов, расположенных на конечном расстоянии друг от друга ................................................ 269 Синтез телеобъективов телескопических систем ................................ 269 Синтез ôîòîòåëåîáúåêòèâîâ................................................................ 279 Синтез светосильного двухкомпонентного объектива ......................... 287 Синтез оптических систем для преобразования лазерного излучения 294 Синтез симметричного окуляра ........................................................... 299 4.5. Синтез трехкомпонентных линзовых систем типа триплета ................ 303 4.6. Специализированные программы синтеза одно- и двухкомпонентных систем .......................................................................................... 311 Глава 5. РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКИХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ...................... 315 5.1. Линзовые осветительные системы (êîíäåíñîðû) ................................ 315 5.2. Методы расчета конденсорных систем ............................................... 317 Расчет конденсорных систем на минимум сферической аберрации .......... 320 Расчет конденсорных систем из двух плосковыпуклых линз ...................... 326 Расчет конденсорных систем, содержащих апланатические мениски ....... 328 5.3. Формулы для вычисления продольной и поперечной сферической аберрации третьего порядка в конденсорах различной конструкции... 332 5.4. Графический способ определения положения плоскости наименьшего кружка рассеяния и размера кружка рассеяния в этой плоскости. Эффективное óâåëè÷åíèå.......................................................... 333 5.5. Зеркальные и зеркально-линзовые осветительные ñèñòåìû............... 335 Зеркальные осветительные системы ................................................... 335 Зеркально-линзовые осветительные системы ..................................... 337 Оптический растр в качестве осветительной системы ......................... 342 СПИСОК ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ............................................................................... 344 ОГЛАВЛЕНИЕ ............................................................................................. 346 348

Стр.349