Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем, страница 77

8. Предельная разность 6 равных по номиналу углов призмы. Например, в прямоугольной призме Акр-90' допуск может составлять 64а = Г„при котором клииовидиость развертки призмы и вносимый хроматизм незначительны. 9. Класс точности М пробного стекла или предельное отклоиеиие радиуса поверхности в процентах назначается в соответствии с ГОСТ 278б — 82 «Стекла пробные для проверки радиусов и формы сферических оптических поверхностей». Чтобы погрешность пробного стекла как мерительного инструмента ие оказалась больше, чем допустимая погрешность изготовлеиия оптических поверхностей, рекомендуется принимать (Чтуг) % =- (1/3 ... 1/5) 400г74аЦР";. где Є— диаметр проверяемой линзы; М, — отступление от заданной кривизны линзы. характеристики системы: фокусное расстояние нли увеличение, относительное отверстие, апертуру или диаметр входного зрачка, угловое или линейное поле оптической системы в пространстве предметов.

Приводится основная длина волны Х,, для которой исправляются монохроматические аберрации, а также интервал длин волн (Х, ... Х,), для которых выполнена ахроматизация системы. Оптический выпуск должен содержать конструктивные параметры системы (г, Н, и, ч), световые диаметры оптических поверхностей и стрелки прогиба на световых диаметрах. Кроме того, следует указывать положение апертурной диафрагмы, расстояние от первой поверхности до входного зрачка и расстояние от последней поверхности до выходного зрачка.

Приводятся диаметры зрачков н апертурной диафрагмы. Для предмета, расположенного на конечном расстоянии, например, в случае микросюъектива, репродукционного объектива и т. д., указывается расстояние от первой поверхности до предмета (передний отрезок) и от последней поверхности до изображения (задний отрезок), а также расстояние между плоскостями предмета и изображения.

Числовые значения остаточных аберраций оптической системы сводят в соответствующие таблицы и изображают на графиках. Сначала приводится таблица аберраций для точки на осн: сферическая аберрация, условие изопланатизма, хроматизм положения и сфера — хроматическая аберрация.

Затем следует таблица аберраций главных лучей и бесконечно тонких астигматических пучков для различных точек поля: меридиональная и сагнттальная кривизна поверхности изображения, астигматизм, днсторсия и хроматизм увеличения. После этого приводятся таблицы аберраций лучей наклонных пучков в меридиональном и главном сагиттальном сечениях. Зтн аберрации могут быть приведены как для основной длины волны, так и для длин волн, подлежащих ахроматизации.

В некоторых случаях, например, при высоких относительных отверстиях и больших полях оптической системы даются таблицы аберраций для внемеридиональных лучей. Для высококачественных оптических систем, например объективов микроскопа, приводятся таблицы волновых аберраций. На основании данных таблиц стооятся графики аберраций оптической системы. Графики поперечных аберраций для различных точек поля необходимо выполнять в одинаковом масштабе.

Для иллюстрации указанных выше общих рекомендаций по оформлению сводки остаточных аберраций в качестве примера приведен оптический выпуск фотографического объектива «Гелиос-8!» (прил. 3). Для объективов со сравнительно невысоким относительным отверстием сферическая и сферохроматическая аберрации и условие нзопланатизма рассчитывают для двух лучей: крайнего 399 (т„р — — ()/2) и зонального (т, = т.р/у'2).

При высоких относительных отверстиях количество лучей в осевом пучке увеличивают до трех-четырех (т, = пг„р/2, ш, = у Зт„ /2). График вторичного спектра обычно приводят для лучей, входящих во входной зрачок на высоте т, = пр /Г'2. Аберрации главных лучей и наклонных пучков вычисляют для двух или трех наклонов у объективов с угловым полем до 60' и для четырех или пяти наклонов в случае широкоугольных объективов. Аберрации наклонных пучков определяются на основании расчета четырех или пяти лучей в меридиональном сечении и двух или трех лучей в сагиттальном сечении.

При высоких относительных отверстиях число лучей в пучке увеличивается. Общие рекомендации по выбору числа лучей в пучке в зависимости от относительного отверстия системы приведены в п. 46, а их высоты в плоскости входного зрачка определяются по формуле (242). В фотографических объективах обычно допускают виньетированне части наклонного пучка оправами линз или специальными диафрагмами.

На графиках аберраций наклонных пучков рекомендуется указывать, какая поверхность или диафрагма вызывает виньетирование. Коррекцию аберраций оптической системы чаще всего выполняют относительно плоскости Гаусса. Однако вследствие остаточной сферической аберрации и астигматизма плоскость с наиболее благоприятным распределением лучей в пятне рассеяния оказывается смещенной относительно плоскости Гаусса. Для определения положения этой плоскости изображения на графиках поперечных аберраций, построенных в системе координат Лу' и Л (й и', через начала координат проводится прямая аа, отступления которой от кривых поперечных аберраций минимальные.

Предварительная оценка качества изображения, создаваемого оптической системой, проводится по размеру эффективного пятна рассеяния, образуемого совокупностью лучей пучка для различных точек поля. Если б' — эффективный диаметр пятна рассеяния с учетом всего спектрального интервала, регистрируемого оптической системой, то разрешающая способность системы будет оцениваться величиной, обратной диаметру пятна рассеяния. Для телескопических и афокальных систем, изображающих предметную плоскость в бесконечности, их аберрации оценивают в угловой и диоптрийной мере. Указанные обстоятельства вносят некоторые специфические особенности л оформление оптического выпуска таких систем.

В заключение отметим, что помимо указанного выше способа оценки качества изображения по геометрическим аберрациям используются волновые аберрации, а также частотно-контрастная 400 характеристика или функция передачи модулиции оптической системы. Эти критерии позволяют оценить качество получаемого изображения для изготовления образца объектива.

Более подробные данные о функции передачи модуляции приведены в и. 84, 90. 129. Волновая аберрация оптической системы Для оценки качества изображения используют волновые аберрации, возникающие при нарушениях гомоцентричиости пучков лучей, выходящих из оптической системы. Эти нарушения приводят к перервспределеиию освещенности в изображении точек и, следовательно, связаны с изменением качества изображеиия. При безаберрационном изображении точки волновой фронт !! должен быть сферическим. В реальных оптических системах выходящий волиовой фронт ! деформируется.

Волновая аберрация ! = ММ (рис. 286), являясь мерой деформации, равна отступлению реального волнового фронта от сферы сравнения по нормали к последней. При значении волновой аберрации ! ( Л!!О качество изображения оптической системы близко к идеальному. Волиовая аберрация, равная четверти длины волны (! = Л!4), является известным критерием Рзлея для очень высокого качества. При ! = = (2 ... 3) Л качество хорошее, а при ! = (3 ... 5) Л удовлетворительное качество для большинства фотографических и проекциониых объективов.

Для иахождения связи между волновой ! и геометрическими Ьу', !Ух' аберрациями рассмотрим рис. 287, на котором представлено меридиональное сечение реального волнового фронта 1, соответствующего лучу ), идущему в точку А', сечение сферы сравнения !!, имеющей центр в точке А', смещенной относительно плоскости Гаусса (плоскости параксиального изображеиия) иа отрезок $. Радиус сферы сравнения )!. Рис. 266. Схема, иллюстрирующав возникновение деформации волнового фронта вследствие аберраина 401 26 закаааав н. и.

Рис. 287. Мерилиональное сечение волнового фронта Волновая аберрация для луча 1, определяемая относительно точки А', ! = М,й/, н считается положительной, если сфера сравнения опережает реальный волновой фронт. Изменим на бесконечно малое бд' приращение угол д' и получим с помощью луча д на волновых фронтах 1 и /1 точки М, и й/а. Радиусом /!' = /с + ! проведем дугу М,К и получим МаК = = д! — приращение волновой аберрации. Ордината точки М, есть у, ордината точки М, будет у + ду. Теперь проведем из точки А' перпендикулярно к лучу 1 отрезок, длина которого равна бу' соз о'. Для общности решения представим, что на рис.