Широкоугольные реверсивные телеобъективы на базе однородных и неоднородных оптических элементов

• Автор: Крюков, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 267 с. : ил.

1. Характеристики объективов телевизионных систем скрытого наблюдения

1.1. Объектив в системе замкнутого телевидения

1.2. Внешние характеристики телевизионных объективов

1.2.1. К вопросу оценки качества ОЭП наблюдения

1.2.2. Представление элементов ОЭП наблюдения на высшем уровне проектирования

1.2.3 Выходные присоединительные характеристики и качество изображения ОС

1.3. Особенности оптических схем телевизионных объективов скрытого наблюдения

1.3.1. Оптические характеристики и дисторсия телевизионных объективов скрытого наблюдения
1.3.2. Особенности структуры оптических схем телевизионных объективов скрытого наблюдения

1.3.3. Выбор предмета исследования

Выводы к главе

2. Аналоги и прототипы объективов скрытого наблюдения и методы их расчета
2.1. Реверсивные телеобъективы
2.1.1 Структурные схемы реверсивного телеобъектива
2.1.2 Примеры реверсивных телеобъективов
2.2. Объективы с вынесенным входным зрачком
2.2.1 Примеры сложных ОС, включающих компонент с вынесенным входным зрачком
2.2.2 ОС с вынесенным входным зрачком в наблюдательных приборах
2.2.3 Объективы с вынесенным входным зрачком сканирующих устройств
2.2.4 Объективы с вынесенным входным зрачком для подводной фотографии
2.2.5 Функция светораспределения в плоскости изображения объективов скрытого наблюдения

2.2.6 Приемы исправления аберраций в гидрообъективах с вынесен- стр. ным входным зрачком
2.2.7 Передача перспективы и допустимая остаточная дисторсия объективов с вынесенным входным зрачком
2.3. Обоснование методов расчета широкоугольных реверсивных телеобъективов с вынесенным входным зрачком
2.3.1. Метод развития характеристик известного прототипа ОС
2.3.2 Метод профессора Д.С. Волосова расчета сложных анастигматов, содержащих компоненты конечной толщины
2.3.3 Метод синтеза базовой схемы из изопланатических линз
2.3.4 Метод разделения переменных (алгебраический метод) расчета ОС, представляющих комбинацию тонких компонентов
2.3.5 Модифицированный метод разделения переменных
Выводы к главе
3. Синтез широкоугольных реверсивных телеобъективов с вынесенным
зрачком из однородных оптических элементов
3.1. Выбор структурной схемы реверсивного телеобъектива с вынесенным входным зрачком
3.1.1. Теоретические предпосылки синтеза
3.1.2. Структурные оптические схемы известных объективов скрытого наблюдения
3.1.3. Влияние толщины блоков на аберрации схем объективов известных конструкций
3.1.4. Описание структурной схемы
3.1.5. Типы структурной схемы реверсивного телеобъектива
3.2. Синтез базовой схемы реверсивного телеобъектива с вынесенным
входным зрачком
3.2.1. Синтез структурной схемы реверсивного телеобъектива. Расчет внешних параметров
3.2.2. Синтез структурной схемы реверсивного телеобъектива. Расчет внутренних параметров
3.2.3. Синтез базовой схемы реверсивного телеобъектива

3.3. Коррекционные возможности и конструктивная реализуемость структур- стр. ной схемы реверсивного телеобъектива с вынесенным входным зрачком
3.3.1. Входные параметры синтеза
3.3.2. Исследование области существования структурной схемы и оптических сил ее компонентов
3.3.3. Коррекционные возможности мениска и его вклад в аберрационную коррекцию схемы
3.4. Синтез окончательной схемы реверсивного телеобъектива. Параметрический синтез с использованием программ оптимизации
3.4.1. Описание оптимизационной модели
3.4.2. Математический аппарат оптимизации
3.4.3. Исходная точка оптимизации
3.4.4. Рекомендации по описанию оптимизационной модели для параметрического синтеза базовых схем реверсивных телеобъективов
Выводы к главе
4. Широкоугольные объективы с вынесенным зрачком из однородных оптических элементов
4.1. Реконструкция широкоугольного объектива-аналога с вынесенным входн ым зрачком
4.1.1. Синтез структурной схемы реверсивного телеобъектива 13
4.1.2. Синтез базовой схемы
4.1.3. Тонкая автоматизированная коррекция
4.1.4. Качество изображения базовой и окончательной схем и объектива-аналога
4.2. Широкоугольные реверсивные телеобъективы с вынесенным входным зрачком для матриц формата 1/2"
4.2.1. Синтез базовой схемы реверсивного телеобъектива по методу композиции ОС профессора М.М. Русинова
4.2.2. Синтез базовой схемы реверсивного телеобъектива с фронтальным мениском нулевой оптической силы по предложенной методике на основе модифицированного метода разделения переменных

при несимметричности конструкции и крутых радиусах поверхностей схемы могут приводить к срезанию части крайних внеосевых пучков, численно задаваемому величиной допустимого виньетирования. Виньетирование пучков, в свою очередь, приводит к неравномерности распределения освещенности изображения. Вследствие этого, вопросы облегчения работы высоконагруженных компонентов короткофокусных объективов остаются открытыми.
С другой стороны, малость световых диаметров может рассматриваться как благоприятный фактор для успешного использования в схемах элементов с неоднородным РПП для улучшения качества изображения и (или) уменьшения числа компонентов известных однородных решений [30]. Так, например, простейшая оптическая схема телевизионного объектива с вынесенным входным зрачком представляет собой одиночную линзу с плоскими торцами из стекла с радиальным РПП [12]. Основные недостатки схемы - малое угловое поле и невысокое качество изображения.
Таким образом, выбранные в качестве объекта исследования телевизионные объективы скрытого наблюдения относятся к ОС, которые в рамках известной классификации [13, 17] фотографических объективов могут быть определены следующим образом:
1. Используемое в ОЭП преобразование сигнала позволяет классифицировать объективы как телевизионные.
2. При использовании стандартных ПЗС-матриц объективы охватывают значительные угловые поля лишь при небольших величинах фокусных расстояний. Соотношение величин фокусного расстояния и размера изображения таких объективов составляет {'Ну'<0,9, что позволяет классифицировать их как короткофокусные.
3. Условие скрытого наблюдения приводит к миниатюризации конструкции объектива в целом, что требует небольших габаритных размеров системы: /,/['<4,5. Таким образом, по данной величине объективы могут быть классифицированы как микрообъективы.
4. В случае проектирования миниатюрных систем скрытого наблюдения практический интерес представляют угловые поля 60°<2со<90°, т.е. по данной