Слюсарев Г.Г. - Расчет оптических систем (1975) (1060808), страница 56
Текст из файла (страница 56)
На рис. 1Ч.О приведена такая система с относительным отшрсгнем 1: 1,25, углом поля зрения 6' н фокусным расстоянием 100 мм. Эдесь все суммы ясправлеиы удовлегворительяог Зг = 0,014; 8, = 0,0046; Зш = 0.1: б~т = 0 45' Ьт =. -1, П; Бг,ь =. -0,0019; Япьь =- = — 0,0016. д шшшшьннммн ма!вн а Ввшшз!Вгнб ВВОШ!ЙШН В ВГВВШВВ Шнд Б некоторых случаях наличие двухлинзового вфокальнога «омпенсатора в парпалельном пучке, т.
е, перед объектнвомт нредставляетта неудобство, чтовес оптической системм становится недопустима большим. Были сделаны попытин ограничиться адно- 364 линзовыми компенсаторамн, на обладающимп оптической силой. Практика показала, что эти компеисаторы должны обладать положительной оптической силой н что она кореше сочетмогсп с отражающими элементами в виде лина Манженв, так как при этом происходит некоторая (неполная) коыпенсацня хроматнчес.
ких аберраций. Для полной иомпенсапин следует еще добавить перед изображением две линзы, поправляющие астигматизм н днсгорсию. Примером такой системы служит зеркально-линзовый объектив (расчет Е. И. Гагенторн) с относительным отвер. иия 10', фокусным расстоянием 100 мм н с хорошнм поправлением аберраций (рнс. Лг.!О). Вторым примерам мажет слузппь объектив «Нева», применяемый для телескопических систем (рис.
В(.11). Одно из основных требований, которым должен удовлетворять этот обьектив, отно. сигея к его массе и длине (длина объектива не оревышаег 0,6 его диаметра). Это вызывает трудности при расчете, в том числе невозможность полностью устрани~ь астигматизм и дисторсию. Кроме первого компонента норрнгнрующнм фокальным компенсатором служит отрицательная линза, помещенная в отверстии второго компонента, Методика расчета фо. кальных номпенсаторов не обладает такой же просто. той, как методика расчета з афокальиых коррекционных систем.
Во-первых, аберрационные «аэффнкиеяты Р, (р вычисляются более сложпыы путем, во-вторых, воздушные расстояния играют большую роль в исправлении аберрапнй н выражения дл» коэф. фицнентов аберраций 3-го порядна систем, содержащие подле. жащие определению расстояния, становнтс» весьма сложными. Рациопалыю применять методику расчета фотографических объективов средней сложности, т. е. использовать для определе.
ння оптических сил а расстояний между линзамн уравнения, вмражающиеся в виде простых функций от оптических сил й н высот й и у, например уравнение для обеих хроматических аберраций, дл» пепвалевой суммы. Прн этом расстояниям между хз* звз лиизамв дают для начала произвольные зкаченип н изменяют их в зависимости от значений, получавчых для В и других наисгруктнвиых злемевтов (определяемых иэ условия исправления тех нлн других сумм Зейделя). Такие вычисления с успехом могут быть выполнены ЭВЯ, согласно методике, изложенной в 14, иь Ч!11.
Предстввлюст интерес системы Кассчгрена с компенсвторамн, расположенными блинно к фокальиой плоскости. Дэе иэ них, раь гчЛг весьма сходные по своим характеристикам (относительное отверстие, огноюеиие длины к фонусиому расстоянию), показаны на рис. 1Ч.!2. В первой использованы две гиперболоидальные поверхности, во второй — параболоядальпая н гнперболондвльиая поверхности. Суммы Зейделя систем имеют аютветственио следующее значения: 3, = О,о; 3, -0,013; 3„= 0,03; Зп 0,0!1; З,ц=.
5,33; З,п = -0,023; Зж 017! $ю =0007: Зт = — 7.14: Яч 121. Во второй системе все суммы (кроме пятой) пракгичесии равны пулю, но наличие большого асгнгматнзма высших порядков не дало возможности использовать оренмущества системы в атно- шенин сумы Зейделя. 7, ИРШЫВВШ ВЕППЩВВ-ИШВИВНЕ ШЮЕВП с ВСНИВеиикйи (ВРиие В)В1шсз) ВМРРВВВВИ Вернемся к системам, состоящим нз большого сферического мркала п афокалыюго нампеисатора в сходящемся пучке, н системам Кассегреиа с большим асферическим зеркалом. При сваей крайней простоте зтн системы обладают весьма ценным свойством, вьпчкакицим из того, что компенсаторы к ннм обладают малыми значениями параметров Р и йг, что обеспечивает вазможность получения светосильнмх н сравнительно широноугольных систем.
Р с. Ю.13 Систему, состоящую из гнпербалондальиой поверхности и афокального компенсатора в сходящемсп пучке,можно рассматривать как результат экпрапаляцин между сисимай Росса (параболонаальный рн(шектар плюс м(юкальиый комиенсатор, исправляющий мому) н системой Чуриловского (п)мрнческий рефлектор плюс афокальный номпенсатор, исправляющий «очу). Легко убедиться в том, что прн одинаковых положениях компенсаторов в системе Росса остаточный астигматизм меньше, чем в системе Чуриловского, Увеличивая значение зксцеитрнситета' большого зеркала, можяо добиться того, чтобы третья суыма равяялась нулю нли близкому к нулю значению.
Учитывая необходимость нолучеиия минимальной средней кривизны поверхности изобраигекия, нужно дать Зггг значение -)ч),Ь, поскольку Згт †. -1,О. Можйо также поставить перед фокусом положительную линзу (кол,чектнв Пиацци †Смя) для исправления кривизны пол» и дисторсни, ио размеры этой линзы могут оиазатьсн чрезвычайно большимн при большом фокусном расстояияи обьектнва. Схема такого объектива понззаиа на рис. 1УЛЗ.
Если применить двухлннэзвый афокальиый компенсатор в системе Кассегреиа, первое зеркало которой прелставляег собой параболандяльиую поверхность, та можно исправить все ЗЬ7 аберрации, кроме дисторсни; сумму Пецваля можно обратить в муль соответствующим отношением йэ(йг (оио должно быть равно 0,38, нак было ранее показано).'„Схема такого обьехтива приведена на рнс. !уг.14. Обе системы обладают относительным отверстием, достигающим з первом случае 1:3,5 — 1:4 и во втором случае 1;б и углом ноля зрения 3'при весьма высоном качестве изображения.
Предложенные Шупмаиом (21, 22! в 1899 г. меднальиые системы принадлежат к группе зеркально-линзовых. Их осаавным комцоиеятом является простая лииза, а корректирующим (главным образом в отиощеиин хроматической зберрвцкн) элементом служит отражающая линза, выполнеивая из того же материала, что н первая. 8(еднальные сисгеыы строго апохроматнчны. Особенность медиальиых систем заключаетсн в следующем. Хроматическая аберрация системы нз двух беснонечно тониях линзовых компоиеятов, как была показано в 14, гл. 11!1 может быть представлена в виде (э(ег !.
ФЬ ) где !' — фонусиое расстояние всей системы; р, и р, — оптические силы первого н второго иомпонеитав; т, и тэ — иозффицневты дисперсий; й, — высота пересечения первого паракснального луча со вторым номпонеитом. Если т, = гз, то бз' =. -( — (В~ + й!Чг). Если Ег + Д!рэ =- 9, то система поаучаетсн строго апохроматической, так пан для любой спектральвой области .равенство коэффициентов т сохраиястсн. ззз Однако нетрудна показать, что не существует оптической системы, состоящей нз двух компонентов, создающей действительное изображение за вторым компонентом и удовлетворяющей условию чч + Лйр2 = о. Но если' второй компонент содержит отражающую поверхность, задача имеет два решения, которые испольэовал Шупман для двух вариантов своей снсшмы (рис.
)У.(б). Одно решение сошштсгвуег положительному значению йм другое — отрнпательному. "шг и «г г»« Р с РД1В Конструктивные элементы обоих компонентов должны быль рассчитаны таким образом, чтобм исправлились не тольно кроматнческие аберрации, но и сферическая аберрация и кама. Для этого отражающий элемент должен быть, по крайней мере, двухлннзовым. Меднальные системы получплн весьма ограниченное распространение. ото может быль объяснена тем, что они обладают одновременно всеми ггедошатками рефрвкторав (большие диаметры лнкз, требующне высокой недостижимой на практике сте.
певи однородности стекла) н зеркально.линзовых систем (малый коэффициент ограженкя зеркал, наличие центрального внньегнрования, которого ыажно избежать ценой введевкя некоторой рецентрйровки, как зто выполнено ва второй слеме рис. )У.1б). В. В66639ВВВВВВ ййййз лгщИЮВВ» В этом параграфе создана теория аберрацнВ системы «СуперШмндт», ншорая ие укладывается в общепринятую теорню аберраций цеятрврованиых систем нв-за наличия конической поверхности, противоречащей общепринятому положению о том, что звв оптические системы обладают пвраксиальной областью. Если это положение относительно оптической системы не осуществлено, общеизвестная теория аберраций 3-го порядка теряет смысл. Прн выводе'формул, определяющих аберрация системм «СуперШмндт», приведено большое число полезных вспомогательных формул (например, при вывояе формул действия «липа иа отклонение луча, формул для коордиват точки пересечения луча с поверхностью изображения оптической системы н т.
д.), кота. рые Могут найти применение при решении ыногнх задач геометрической оптики н расчете сложных оптических систем. Срейв свегосняьных обьентнвов с большим углом поля зрения особое внимание вас«уж«анют оптнчесине системы, предложенные Шмидтом, у которых центр входного зрачка совладает с центром сферического зеркала (см. стр, 323). Эти системы»«огут быть усложнены добавлением концентрических линз, центр поверхна. сгей которых совпадает с центром зрачка.
В плоскости зрачка находится каррекцнониая линза, исправляющая остаточную сфе. риис«кую аберрацию остальной системы. Рассмотрим обмкткв «Супер-Шмидт», впереди которого стоит концентрический мениск. Этот объентне замечателен тем, что при относительном отверстии, превышыощем 1: 1, можно получить угол поля зрения 2ш, порядка 30' прн нрнвизне поверхности изображения, приблизительно равной †,, где )' — фокусное расстояние объентива. 1 Кан известно, основное аренмущество концентрических систем заключается в том, по если для осевоВ теч«и сферическая аберрация «справлена, то для всех точек поля изображение получается стиг«этическим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
