Слюсарев Г.Г. - Расчет оптических систем (1975) (1060808), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Этому вопросу была посвящена работа ((), выводы которой вргдставлжот несомненный интерес. !. Теория ссяовямк параметров (Р, Цг н и), построенная для бесконечно тонких компояентов, естаегся практически применимой н дяя систем, общая толщина которых достигает 0,3— О,Я н более фокусного расстояния компонента. Это условие удо. влетворяется во всех до сих пор применяеыьщ компонентах'обьективов переменного фок)тнопг расстояния, за исключением доснелнего (коррекгшанного). Таким образом, ддя увеличения числа параметров приходятся идти иа применение более сложных ком. понентов, обладающих большой толщиной.
2. После того как из решения уравнений, вырюкающвх различные коррекционные условия, получены численные значения козффигщевтов Ь ы Ь,,..., Ьг, нужно построить простейшуго толстую систему, обищгыощую этими значениями козффиниевтов, 310 аналогично тому, как зто выполняется для бесконечно тониях камповентов. В качестве «простейшихэ в работе (1! рассмотрены: простая линза зиачвтельиой толшииы, две бесконечно тоикие системы, разделенные воздушным иромежуткоы. два симметрично расположенных «толстыхэ комповеита — одинаковых или подобиых— и, наконец, триплет из трех бескоиечиа топких компонентов, ршделеииых двумя воздушными промежутками.
В первых двух «омбииациях числа исзааисимык переменных не хватает ддя волу. чеиия юлстой системы с задаииыми иаперед значениями шести коэффициентов Ь ь ..., Ьо но в остальных, например в трицлете, где имеются три зиачеиия Р, три значения Вг и два воздушных промежутка, всегда возмшкно, по крайней мере теоретически, решить поставлевиую задачу. Затруднения моэиикаи.т обычно по той причине, что при решении получаются такие пари зиачений Р в Вг, которые приводят к сложиым, ииогда нереализуемым компоиеитам. Два лишках параметра'(8 — 6 = 2) используются дл» того, чтобы добиться более простым иоиструкиий комповеятоэ триплета. Кроме того, в конце работы 11! приведеиы сведения о «озффициептах Ь „ ..., Ьт длэ 43 оптических систем кз архива ГОН (в основном зто фотографические обьективы к обьектизы микроскопов), с помощью которьш-во миогвх случаях можно выбрать мпправйую» систему лля дальнейшей машиииой обработки.
Следует отметить, что распростравеиие теории разделения переменных иа случай толстых систем связано со звачительиыми трудностями и в иастоящее время сделаиы лишь первые шаги в шом направлении. йазйратэчзааз зизтзцы е ззтзчзщай Зайяячеййхзй В первоиачальнмй период разработки объектшюв с переменным фокусиым расстоянием недостаючиая точиость взготовлевия мехавичвской части (главным образам кулачков),приводила и нарушению постоянства положеиия фокальиой плоскости ебъек.
тива. Поэтому наряду с объективами, обладающими мехаиической компенсацией, рассмотреииыми выше, разрабатывались и объективы с так называемой оптической «омпексапией, у которьш все подвижиме компоненты передвигаются друг относительно друга по линейному закону, причем положеиие фокуса может быть толысо прибдижеиио постоянным. Чем больше число подвижиых компоиеитоФ, тем лучим достигается постояиство ',положения фокуса; в хороших объективах числа подвижимх компоиеитов достигает пяти-шести. Наибольпше трудности представляет габаритный расчет таких систем. Поскольку этот вопрос освещеи в лишратуре, особенно в отечествениой, и в иасюящее время рззработиа объективов с оптической компенсацией прекратилась, мы огравичкмся ссылкой на литературные источники 111, 1Ь1.
зп Фокусировка объективов с переменным фонусным расстоянием. Практика показала, что фокусировку на конечное расстояние рациояальнее всего осуществлять рзэдвижением линз первого компонента. При этом изображение, даваемое всей системой, остается иа месте и удается получить его хорошее качество даже при сравнительно блнзном !меньше метра) расстоянии снимаемого предмета от объектива.
При расчете первого компонента следует принимать во внимание добавочное условие: ири раздвиженни Р с. Пива линз сферическая аберраци» !желательна, чтобы и другие аберрации), соответствующая малому расстоянию до предмета, доЛжна оставаться достаточно малой. Удлинители. Несгштря на то что современные обьентивыперемеиники обладают большим перепадом значении фокусного расстояния, зарубежные фирмы к «амплехсу аппаратуры добавляют тз» называемые удлинители, т е. простые двухлкнзовые склеенные компоненты, увеличивающие в два-три раза фокусное расстояние основного объекггщ г з' тина Поскольку вместе с ростом $ аю масштаба изображения уменью! шается угол поля и относительап ~ ',' ~ иое отверстие, а кроме того, требоваикя к качеству изображе.щг ~ ! ! ния понижаются, так как при з и и М ы м а отчетливо пидны и малые попри . !Н.зе рабности, то расчет удлиннтеля не представляет затруднений; ищут наилучший компромисс между исправлением сферической аберрации, комы и астнгмзтизма.
Дважды сопряжевнме системы переменного фокусного расстояния. 1опнияс !26. 271 показал, что в системе, сосюящей из трех перемещающихся компонентов, можно добиться не только постоянства положений плоскостей предметов и изображений, на и такого же постоянства второй пары сопркженных плоскостей, з частности плоскостей входного и выходного зрачков. Эш имеет большое значение, когда паккратическая система работает не самостоятельно, а за какой-нибудь другой сястемой постокнишо увеличения. Так обспгит дело с фазова-контрастным микроскопом переменного увеличения. На рис.
П1.35 приведена схема конструкции паикратичсской системы с 20-кратггы» перепадом, рассчитанная Гопкинсом для фазового михросггопа. На рис. П1.3б з!з показан закон движения трек компонентов 1 — 3 в условнык единицах; 00' — плоскости предмета н изображений; ЕЕ' — плоскости входного и выходного зрачков. Па оси ординат отложены лагаряфмы величин увеличения. %. ИЗЩУЗййыяйй ШЬЗШЮ йваавзыв рзврвПййрдввыа айъзпввн Так называются объективы, работающие при линейных увеличениях, не очень папских от единицы: — О,б; — 2; — 3.
При увеличениях, выходяшнх нз этих пределов, можно в большинстве случаев прнмеяять обычные объективы, рассчитанные на бесконечно уда лени ме объективы, в крайнем случае добавляя слабую ли нзу†приставку. Дпя репродукционных объективов, изображающих объект с увеличениями, близкими к единице, нано»лес рациональна использовать схему симметричных объективов групп «Планарав», «Плазматов» и аналагнчнмх конструкций. Естественно, требуется пересчет для исправления сферической аберрации н астигматизма прк параллельном ходе лучей в пространстве диафрагмы, но, как показывает практика, этот пересчет на вызывает трудностей, так как язменения ноиструктнвиых элементов невелики. Кома и дне»орска исправляются автоматнчесни. Апертура репродукционных объективов с увеличением — 1 примерно в два раза меньше, чем у подсбного же объектиеа для бесконечно удаленного объекта. Изменения значений аберраций могут бмть вычислены на осиованин формул (Пд!) из ПО).
С нх помощью можно решать н обратную задачу: рассчитать систему, у коюрай суммы (по крайней мере, основные, характеризуюпгне с(юрическую аберрацию и эстигматнэм) равны нулю для некоторой не слишком широкой области увеличений. Любав»лис, что можно лобвться равенства нулю сферической аберрации при любом положении предмета. Для этого коэффициенты при всех степенях т в формуле — Й»=Ь, +4Ь«т +ЬЬП'+4Ь,«'+ ЬП'+ т )'ят()+т»), огносяшейся ко второй половине объектива, должнм быть равны нулю, т.
е, необходимо удовлетворить четыре условия: Ь,=Ь,=О; Ь»+ а Да=В! ! Ь +-й-Ел=О. Такой объектив был рассчкган В. Д. Андреевой. згз Если язмененне положения предмета невелико, а т близко к нулю, то можно аграничнтьсн уславиямн: Ь,=О; Ьзпь з )г'=б. 1 Напомним, что, согласно известному свойству оптических систем, одновременное выполнение условия синусов и условия отсутствия сферической аберрации иа некотором протяжении влоль оси(условие Гершеля) может осуществляться только тогда, когда увеличение системы равна ш !. Это как раэ пгт случай, который мы рассматриваем.
Репродукционные объективы большой апертуры с небашьшим углом поля зрения могут быть получены из двух свегоснльньщ объективов, поставленных напроунв друг друга передними частямн; в этом случае апертура репродукционного объектива е целом равна апертуре одного из составляющих объективов. Угол полн зрения таких комбинаций мал, та» как код главных лучей нарушен и положение зрачка всей системы не совпадает с положением зрачков половинок, что приводит к сильиоиу виньетированию наклоннмх пучков и некоторому ухудшению коррекции аберраций этих пучков, особенно астнгматизма.
Ззр!эльзе-дщзавий )варей)вйщзщ!й вйъщтйэ з )звййтщвй — 1 Дейсоном (!939 г.) бмпа предложена остроумная схема оптике,' осуществляющая изобрюкеиие в натурваьиую величину при исправлении всех аберраций щго порядка н ряда аберраций высших порядков; она бьша усовершеисгяг вована в последнее время Вииие !33). В прннципй ова состоит из сферического зеркала М, М М, и призмы Р,Р, с передней сферн— ческой поверхностью.
Преэмег ВА располагается на верхней полог, вине плоской поверхноств призмы, иэображение В'А' обрвзуешя из яг нн'кией полонине этой же поверхРкс. Ензг ности (рис. П1.37). Рассмотрим подробнее абер- рациоииые свейства отдельных поверхностей этой системы; онн присущи также зеркально-линзовым, концентрическим и некоторым другим системам. Сферическое заркало при увеличении †! полностью ясправлено в отношении сферической аберрации н комы; нз формул Юига вытек аег, что фокус сагиттальных лучей находится в плоскости объекта.
а фокус меридианальных лучей — иа рассшяннн т' = г со г зы при малых П' г(! — — г )] отвершннмзеркалайД зстигма3 2 — 2» зге ! ткем (т' — (Ь) г г г ',, довольна велик; кривизна иэобрасэ!(! -Г- з!а'!) женин равна удвоенной кривизне поверхности зернала. Днсторснн равна нулю, если пучки ограничены зеркалом. Если иа пути лучей ставить призму Р,Р„ первая поверхность которой сферическая, то при надлежащих значеннвк радиуса кривизны, показателя преломления призмы и ее толщины можно исправить все аберрации 3-го порядка н две хроматические аберрации †положен и увеличений; прн этом аберрации высших порядков малы н апертура обьектнва может быть доведена до 0,25 — 0,30 прн очень высоком «ачестве изображения.
Призменный узел РзРз можно несколько усло:книга и добнтьса дальнейшего увеличения апертуры. Для удобства работы можно с помощью отражающей плоскости, «анлонениой над углом 45' к оси, отделить плоскость обьекта от плоскости изображения. При этом поток, падающий на нэобралгенне, уменынэется н четыре раза, чпг не имеет серьезного значения, так как прн получаемых апертурах зарядка ОД5 и применяемых источнинах света световые потоки очень велики; большие же апертуры иеобходямы ие для обеспеченяя освещенности, э высекают из требований к разрешающей способности объектява.
12, эзтэтэзвс%2ВС зсмжыи с гйкййцщ снкнй Фотографический обьектив может оказаться составной частью сложной оптической системы, например объектив для съемки картннм, даваемой телескапичесиой системой; в этом случае вхплным зрачком фотообъектива служнт вмходиой зрачок телескопической свстемы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
