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

Стр.2

Стр.3

Стр.254

Стр.255

Стр.256

Стр.257

московский государственный университет геодезии и картографии Л. а. запрягаева, и.с. свешникова РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 2-е издание, исправленное и дополненное чАСТЬ II 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 II. 2-е издание исправленное и дополненное. – м.: изд-во миигаик, 2009. – 258 с. ISBN 978-5-91188-018-7 учебник состоит из двух частей, выходящих в свет одновременно отдельными книгами. во второй части учебника, по содержанию и методически неразрывно связанной с первой частью и выходящей отдельной книгой, рассмотрен синтез зеркальных и зеркально-линзовых систем, приведены методы и теория синтеза систем с асферическими поверхностями. указаны особенности аберрационного анализа с последующей оптимизацией и оценкой качества изображения по ее результатам, рассмотрен расчет допусков на конструктивные параметры оптических систем, на изготовление и сборку оптических деталей и узлов. Приведены требования к оформлению и пример оформления оптической схемы и оптического выпуска. 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 978-5-91188-018-7 © Л.а. запрягаева, и.с. свешникова, 2009 © издательство миигаик, 2009

Стр.3

ОГЛАВЛЕНИЕ ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ.............................................................................................. 3 Глава 6. РАСЧЕТ ЗЕРКАЛЬНЫХ И ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫХ ÑÈÑÒÅÌ............. 4 6.1. Преимущества и недостатки зеркальных и зеркально-линзовых систем перед линзовыми ......................................................................... 4 6.2. Расчет простых зеркальных систем ........................................................ 6 Габаритный и аберрационный расчеты одиночного сферического зеркала ................................................................................................ 6 Сферическое зеркало с плоским îòðàæàòåëåì.................................. 10 6.3. Габаритный и аберрационный расчеты двухзеркальных систем со сферическими поверхностями ............................................................... 13 Двухзеркальные системы для предмета в бесконечности ................. 13 Двухзеркальные системы для предмета на конечном расстоянии ..... 25 Апланатические двухзеркальные системы ......................................... 33 Двухзеркальные системы с двумя проходами лучей между зеркалами .................................................................................................. 38 6.4. Компенсаторы монохроматических аберраций ..................................... 41 Афокальные ахроматические êîìïåíñàòîðû...................................... 42 Неафокальные компенсаторы ............................................................ 50 6.5. Параметрический синтез зеркально-линзовых систем с линзовыми компенсаторами различных конструкций ............................................... 55 Синтез систем с двухлинзовым афокальным ахроматическим компенса-тором в параллельных пучках ............................................ 55 Синтез зеркально-линзовых систем с афокальным ахроматическим компенсатором в сходящихся пучках ëó÷åé............................... 61 Синтез зеркальных систем с афокальным ахроматическим компенсатором комы ......................................................................... 67 Синтез зеркальных систем с мениском Максутова ........................... 70 253

Стр.254

Содержание Синтез объектива типа Кассегрена с линзой Манжена в качестве компенсатора на вторичном зеркале ..................................................... 80 6.6. Параметрический синтез линзовых систем с отражающей поверхностью ................................................................................................... 83 Синтез зеркала Ìàíæåíà................................................................... 83 Синтез двухлинзовых компонентов-отражателей ............................... 88 Глава 7. РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С АСФЕРИЧЕСКИМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ ......................................................................... 97 7.1. Применение асферических поверхностей в оптических системах ........ 97 7.2. Общие свойства асферических поверхностей ...................................... 99 Уравнение профиля асферической ïîâåðõíîñòè.................................... 99 Уравнение асферической поверхности ................................................ 102 Коэффициент деформации и его îïðåäåëåíèå.................................... 103 Радиусы кривизны асферической ïîâåðõíîñòè.................................... 105 7.3. Расчет центрированных оптических систем с асферическими поверхностями в области аберраций третьего ïîðÿäêà....................... 107 Коэффициенты аберраций третьего порядка оптических систем с асферическими поверхностями .................................................... 107 Влияние деформации асферической поверхности на аберрации третьего порядка бесконечно тонкого компонента .......................... 110 Перенос деформации с одной поверхности оптической системы на äðóãóþ......................................................................................... 111 Исправление сферической аберрации деформированием поверхности в простейших оптических системах ....................................... 113 Расчет двухзеркальных апланатических систем ............................... 118 Расчет линз конечной толщины при условии исправления четырех аберраций третьего порядка ........................................................... 120 Расчет трехзеркальной системы с асферическими поверхностями . 124 7.4. Анаберрационные и анастигматические поверхности и системы ........ 128 Анаберрационные преломляющие поверхности и линзы ................. 128 Анаберрационные отражающие поверхности .................................. 133 Анаберрационные поверхности и линзы, не имеющие параксиальной области ..................................................................................... 136 Расчет анаберрационных ëèíç......................................................... 137 Расчет анаберрационных зеркальных систем .................................. 139 Анастигматические поверхности и линзы ........................................ 140 Применение условия точечного изображения к расчету сложных ñèñòåì. Метод дифференциальных уравнений ................................ 143 Особенности расчета системы Шмидта .......................................... 145 7.5. Исправление аберраций высших порядков введением малых деформаций ........................................................................................ 148 7.6. Технологические характеристики асферической поверхности. Определение радиуса ближайшей сферы для поверхностей второго порядка ............................................................................................... 150 254

Стр.255

Содержание Глава 8. АБЕРРАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ИСХОДНОГО ВАРИАНТА ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ОПТИМИЗАЦИЯ ............................... 154 8.1. Аберрационный анализ исходного варианта. Методы коррекции аберраций ........................................................................................... 154 8.2. Метод проб ......................................................................................... 157 8.3. Автоматизированная коррекция аберраций оптических систем. Универсальные программы для коррекции аберраций в оптических системах любых типов и любой степени сложности ............................ 165 Математические методы автоматизированной коррекции ............... 167 Приемы автоматизированной коррекции оптических систем ........... 172 Глава 9. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ÑÈÑÒÅÌ........ 176 9.1. Исходные принципы оценки качества изображения ............................ 176 9.2. Разрешающая способность оптических систем .................................. 179 Дифракционное изображение светящейся точки ............................ 179 Дифракционная разрешающая способность оптических систем ..... 182 Разрешающая способность геометрически-ограниченных реальных оптических систем ........................................................... 184 9.3. Критерий Штреля и волновые критерии оценки качества èçîáðàæåíèÿ........................................................................................ 186 Критерий Штреля ............................................................................ 186 Волновая аберрация и ее связь с геометрическими аберрациями .. 186 Волновая аберрация для точки на оси ............................................. 188 Волновые критерии оценки качества èçîáðàæåíèÿ.......................... 190 9.4. Требования, предъявляемые к универсальному критерию оценки качества изображения ............................................. 194 9.5. Функции рассеяния точки и линии. Определение освещенности в произвольной точке изображения ..................................................... 196 9.6. Оптическая передаточная функция. Функция передачи модуляции и функция передачи фазы (ÔÏÌ и ÔÏÔ) ............................................ 198 Представление предмета в виде спектра гармонических составляющих ................................................................................. 198 Определение функции ÎÏÔ............................................................. 200 Модуль и аргумент ÎÏÔ. ФПМ и ФПФ ............................................ 201 ФПМ и передача контраста оптическими системами ...................... 204 9.7. ОПФ — автокорреляция зрачковой функции ....................................... 206 Зрачковая функция оптической системы ......................................... 206 Связь комплексной амплитуды изображения со зрачковой функцией ......................................................................................... 207 Определение функции ÎÏÔ............................................................. 208 9.8. Расчет ОПФ ........................................................................................ 211 Расчет дифракционных ОПФ ......................................................... 211 Расчет ОПФ для оптической системы с аберрациями и с постоянным пропусканием по площади зрачка ............................................ 212 9.9. Полихроматические функции ФРТ и ОПФ ........................................... 213 255

Стр.256

Содержание Глава 10. ОТКЛОНЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТ НОМИНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА АБЕРРАЦИИ И ПАРАКСИАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ................................................................................. 216 10.1. Расчет влияния изменения параметров на аберрации ...................... 216 Расчет влияния изменения параметров в оптических системах с большим увеличением ................................................................ 221 Расчет влияния изменения параметров в телескопических системах 222 10.2. Оценка чувствительности оптических систем к погрешности èçãîòîâëåíèÿ...................................................................................... 222 10.3. Влияние децентрировки на аберрации оптической системы ............. 225 Глава 11. РАСЧЕТ ДОПУСКОВ НА КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ............................................................. 230 11.1. Расчет допусков на изготовление и сборку оптических деталей и узлов ............................................................................................... 230 11.2. Расчет допусков на оптические поверхности и детали ...................... 233 Глава 12. ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА РАССЧИТАННУЮ ОПТИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ ...................................... 242 12.1. Требования к оформлению принципиальной оптической схемы ........ 242 12.2. Требования к оформлению оптического выпуска на оптическую систему .............................................................................................. 243 СПИСОК ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ............................................................................... 251 256

Стр.257