Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем, страница 76

Коэффициент д для преломляющей оптической поверхности, разграничивающей среды с показателями преломления л, и л, определяют по формуле (61 д = — 1/(л, — в,). Для преломляюшей поверхности, граничащей с воздухом, при и, = 1, и, = и я,~„= — 1/(1 — и). Для отражаюп!их поверхностей л, = — л, = л и д„р —— == — 1/(2п). Если отражающая поверхность расположена в воздухе (и = 1), то д„р, — — — 1/2. При и, = 1,5 для рассмотренных случаев соответственно получим: Карел = 2 Катр = 1/3 ~мр„. =. 1/2, а для поверхности, разграничивающей среды с показателями преломления и, = 1,5 и па = 1,6, д = 10. Таким образом, если требования к точности обработки преломляющей поверхности (я„р„), граничащей с воздухом, принять за единицу, то требования к точности обработки наружной отражающей (д„р„) поверхности в 4 раза, внутренней отражающей (д„,р) поверхности в 6 раз жестче, а поверхности, разграничивающей среды с и, = 1,5 и и, = 1,6.

в 5 раз слабее. Значения назначаемых допусков зависят от того, в каком месте рабочего сечения пучка лучей находится оптическая деталь или узел. Например, чем больше рабочее сечение пучка лучей, тем жестче допуск на цилиндричность и местные отклонения поверхностей, на децентрировку и такие тпебования к оптическим материалам, как оптическая однородность, двойное лучепреломление, отклонения оптических констант, Требования к чистоте полирования поверхностей. а также в отношении таких дефектов, как пузыри, камни, царапины, выколки, наоборот, возрастают с уменьшением сечения рабочего пучка.

Требования на оптические детали и узлы подразделяют на требования к материалу и требования к изготовлению. 394 Параметры, по которым нормируются требования к материалу (см. п. 25), по соответствующим категориям и классам устанавливаются ГОСТ 3514 — 76. 1. На предельное отклонение Ап, показателя преломления установлено пять категорий (! — 5) и четыре класса (А, Б, В, Г) в зависимости от наибольшей разности показателей преломления в партии заготовок. 2. На предельное отклонение Л (пг — пс ) средней дисперсии установлено пять категорий (1 — 5) и два класса (В, Г) в зависимости от наибольшей разности средних дисперсий в партии заготовок. 3. По оптической однородности для заготовок размером (диаметр или длина стороны) ие более 250 мм установлеио пять (1 — 5) категорий, характеризуемых разрешающей способностью при ) = 0,55 мкм.

Разрешающая способность стекла определяется значением отношения угла разрешения ~р дифрактометра, в параллельный пучок лучей которого введена заготовка стекла, к углу разрешения р, самого дифрактометра. Для заготовок размером более 250 мм установлено также пять (1 — У) категорий оптической однородности в зависимости от допустимых значений коэффициентов Кв, ЛК и К„(см.

ГОСТ 35! 4 — 76). 4. По двойному лучепреломлению установлено пять (1 — 5) категорий, характеризуемых разностью хода лучей, на которые разделяется падающий луч под воздействием напряжений при прохождении в направлении наибольшего размера заготовки. 5. По показателю ослабления е„устаиовлено восемь (1 — 8) категорий, причем е„— величина, обратная расстоянию в сантиметрах, на котором поток излучения от источника типа Л ослабляется в результате поглошения и рассеяния в стекле в 10 раз. 6. По бессвильиости установлены две категории (! и 2), ограничивающие количество и размер допустимых свилей, и два класса (А и Б), определяющие направления, в которых заготовка стекла должна соответствовать заданной категории (А — два взаимио перпендикулярных направления, Б — одно направление).

7. По пузырности в зависимости от диаметра наибольшего пузыря, допускаемого в заготовке, установлено 11 категорий (1, 2а, 2, 3, ..., 101 и семь (А — Ж) классов, которые характеризуются средним числом пузырей диаметром 0,03 мм и массой ! кг сырьевого стекла. Причем для стекла заготовок, изготовляемых по 1-й категории пузыриости, класс пузырности не устанавливают.

В чертежах на оптические детали указывают следующие требования к изготовлению. 1. Отступление А! от заданной кривизны показывает предельно допустимое отклонение стрелки г (рис. 284) кривизны поверхности детали 7 от стрелки г,р кривизны поверхности проб- ззв г г. Рис. 984. Касание пробного стекла и проверяемой повердвости: а — по краю'. б — в середнее ного стекла 2, выраженное числом интерференционных колец илн полос, или допустимая сферичность плоской поверхности, выраженная в том же измерении. Таким образом, й/ есть допуск на общее отклонение формы поверхности, выражаемое числом интерференционных колец.

Стрелка в одно интерференционное кольцо равна Х/2. Разность стрелок г — з,р — — сва = й/Х/2 ж ж — Р' Лг/(8гв). Для линз небольшой кривизны и небольшого диаметра (по сравнению с радиусом кривизны) число наблюдаемых колец прямо пропорционально отклонению кривизны (Лр = — Ьг/гп) и квадрату диаметра окружности, внутри которой эти кольца наблюдаются: л/ = /зРР /(4)) = — Р' Ьгl(4)сгв).

Принимая Л = 0,555 мкм и опуская знак. получаем /а/ = = 450Р' Лг/га. При расчете допуска /а/ на подгонку под пробное стекло исходя из допустимого изменения Л/;„фокусного расстояния на й-й поверхности пользуются формулой Ма. доп = 450Р» ра/допМ1ф 4/ (па — па)/аа)а где Л/д',„ не превышает (1/3 ... !/5) всего допуска на изменение фокусного расстояния; с/ — число' поверхностей; /р„ /рд — высоты луча соответственно на 1-й н й-й поверхностях; ла, па— показатели преломления сред, разделяемых й-й поверхностью.

Изменение кривизны различных поверхностей, вызывающее одинаковое отклонение Л/' фокусного расстояния, по-разному изменяет аберрации, поэтому точнее допуск /а/ на различные поверхности можно назначать исходя из допустимых изменений аберраций. 2. Отклонение Ьй/ от правильной сферической или плоской формы оптической поверхности приводит к появлению цилиндрич- 396 ности, вызывающей астигматизм в изображении даже осевой предметной точки.

Обозначая допустимое значение астигматизма Лг,', предельное отклонение ЛМ для й-й поверхности оптической системы с фокусным расстоянием /' можно определить по следующей формуле: ЛМ» ( Р» Лга,додй|/[4 у' ~) /' ) (п» вЂ” л») /»»1 ° При д 0,555 мкм эта формула имеет внд: для фотообъективов ЛМ»~ 450Р» Лга. дрд/»1/Ь/ р /' (л» л») /»»!д' для телескопических систем ЛМ» ( 0,450Р» (Лг,',, д„,)ддрр /» /[!/д (п» вЂ” л») Г,"./»»), где (Лг,',,„) „р = !ОООЛг,', д,„//;„; /;„— фокусное расстояние окуляра; Г, — видимое увеличение телескопической системы.

Если допуск ЛМ» на первую поверхность оптической системы известен и отклонение любой поверхности от правильной сферы вызывает одинаковый по значению астигматизм, то для Й-й поверхности допуск ЛМ» = ЛМ1 (Р»/Р1) (л| — п1) /»1/[(л» л») /»»[. Для надежности контроля несферичностн ЛМ, которая равна разности числа интерференционных полос в главных сечениях поверхности, общее отклонение М не должно быть больше определяемой величины ЛМ в 3 — 5 раз, в крайнем случае в 10 раз. 3. Отклонение С от центричности линз (децентрировка) может быть оценена (рис. 285): сдвигом С, центра О» второй поверхности линзы; сдвигом С, оптической оси в задней главной плоскости линз; наибольшей разностью Сд толщин по краю линзы; углом поворота у второй поверхности вокруг ее вершины по отношению к первой поверхности. Перечисленные величины связаны следующими зависимостями: С, = С,(л — 1)/'/г, =а(л — 1)/', С, = С,Р/г, = оР; о = С,/г,.

Допустимые углы наклона а поверхностей в большинстве случаев имеют значение 5 ... 30 . Допуски на децентрировку оптических деталей должны назначаться с учетом метода сборки. 4. Класс чистоты Р поверхностей оптических деталей назначается в соответствии с ГОСТ 11141 — 84, устанавливающим 12 классов чистоты полированных поверхностей оптических деталей (1 — 10, ! — 20, 1 — 40, 1 — П, ..., 1Х), характеризуемых совокупностью допустимых иа деталях царапин и точек. Ззт Рна. 285. Йецентрнрованнан линза 128.

Оценка качества изображения по результатам аберрациоииого расчета Аберрациоииый расчет оптической системы завершается составлением сводки остаточных аберраций. Этот итоговый документ называют оптическим выпусколз. В ием указывают основные звв гз 5. Наименьшее допустимое фокусиое расстояние 1'„щ пластик или призм как результат сферичности их поверхностей (в метрах или миллиметрах). б. Предельная клииовидиость 9 пластин и разверток призм, вызывающая отклонение выходящих лучей иа некоторый угол у, и угловой хроматизм Ьуц а, = 9 (па, — 1)/н.

Для практических расчетов удобиа следующая формула: 9;. = Ран(АЪ... «,)аанl(па, — 1) Ра, где Р„' — диаметр действующего отверстия выходного зрачка; Ра — диаметр рабочего пучка лучей в месте расположения детали; н — козффициеит дисперсии. Допуск иа клииовидиость разверток призм выражается двумя составляющими 9, и 9, связанными соответственно с клииовидиостью в главном сечении призмы и с клииовидиостью вследствие пирамидальности развертки призмы (в перпендикулярном к главному сечению направлении): 9=у 9'+9~. 7. Предельная пирамидальиость и призмы — зто предельно допустимая непараллельность ребер призмы, выраженная в угловой мере.