Оптические системы с децентрированными центрально-симметричными планоидными поверхностями

• Автор: Чупраков, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Оглавление
Введение
Актуальность
Обзор литературы
Сообщение Ф. Райта
Статья В. Н. Чуриловского
«Зеркальный Шмидт» Л. Эпштейна
Диссертация Т. П. Смильтнек
Исследование возможных упрощений формы планоидного зеркала
Исследование ошибки синусов в системах с наклонным планоидным зеркалом во
входном зрачке
Проблема светозащиты в системах ПС и ПСС
Исследования С. А. Родионова
Зеркальный планоидный корректор при нормальном падении лучей
Зеркальный планоидный корректор в наклонных пучках
Двухзеркальный корректор
Исследования И. В. Пейсахсона
Современные практические реализации
Разработки ГОИ
Астрометрическая обсерватория ШРРАДСОБ
ЬАМОБТ
Проекты сверхкрупных широкоугольных телескопов для высоких широт
Выводы. Формула Боуэна
Цели предпринимаемого исследования
Объект и предмет исследования. Методы исследования
Содержание работы
Выражения для коэффициентов аберраций третьего порядка коррекционных
поверхностей нулевой оптической силы
Общие соображения
«Зеркальный Райт» с зеркальным корректором астигматизма вблизи фокальной
плоскости
Зеркальный корректор астигматизма в системе Ричи-Кретьена
Глава 1. Исследования оптических систем, содержащих децентрированные планоидные поверхности на основе теории аберраций
Метод модификации зрачковых координат
Минмизация аберраций децентрировки одиночной планоидной поверхности
Компенсация аберраций децентрировки планоидной поверхности во входном зрачке
Зеркальный корректор астигматизма в системе Ричи-Кретьена
Компенсация аберраций децентрировки входного зрачка в условно
децентрированных системах
Глава 2. Зеркальные планоидные элементы с малыми углами
наклона
Общие соображения. Расчет предельной апертуры по максимальной
геометрической аберрации для заданной зоны входного зрачка
Система «зеркальный Шмидт»
Система «зеркальный Райт»
Расчет предельной апертуры по критерию максимальной волновой аберрации
в заданной зоне входного зрачка
Глава 3. Проблема светозащиты в оптических системах с зеркальными плаиоидными элементами, наклоненными на
малые углы
Общие соображения
«Зеркальный Райт»
«Зеркальный Шмидт» и «зеркальный Шмидт-Кассегрен»
Выводы
Глава 4. Изготовление и исследование разрешающей способности экспериментального образца объектива «зеркальный Райт»
Компенсационная схема контроля
Автоколлимационная схема контроля
Изготовление экспериментального образца объектива «зеркальный Райт».
Исследование разрешающей способности
Заключение
Литература
Публикации автора
Литература к Введению
Литература к Главе
Литература к Главе
Приложения
1. Программа для расчета конструктивных параметров объектива «зеркальный Райт»
2. Программа для измерения контраста по изображениям шпальных мир
3. Примеры астрофотографии с экспериментальным образцом объектива «зеркальный Райт»
Введение
Актуальность
Увеличение апертуры, полей зрения и улучшение коррекции аберраций является непреходящей по важности задачей геометрической оптики. В оптике и ее приложениях всегда актуальна проблема повышения качества изображения, формируемого оптической системой. Под «качеством» в широком смысле понимается разрешающая способность, яркость (зависящая от светосилы), размер полезного поля изображения (исправленного от аберраций и защищенного от инструментальной и прямой засветки), контраст (видность). Астрономическая оптика, для которой эти проблемы всегда особенно актуальны, была «полигоном», на котором отрабатывались методы синтеза, расчета и конструирования основных типов оптических систем, которые затем находили применение в самых широких областях науки и техники. Очень часто, новые научные задачи (и возможности), встававшие перед разработчиками астрономических приборов, заставляли их находить новые оптические схемы, служившие впоследствии основой для создания целых классов оптических систем, с самыми разнообразными характеристиками.
Начиная с 70-80 г. XX в. технический прогресс раскрыл перед оптической астрономией новые горизонты. Во-первых, в связи с развитием орбитальных обсерваторий, расширился доступный спектральный диапазон астрономических наблюдений от субмиллимстрового ИК до жесткого УФ и рентгеновского. Во-вторых, с появлением матричных ПЗС фотоприемников, расширился как спектральный, так и динамический диапазон чувствительности и разрешающая способность фотоприемной аппаратуры при астрономических наблюдениях.
В наблюдательной астрономии наземного и космического базирования, аэрокосмическом мониторинге земной поверхности все шире применяются новые методы и подходы, а именно:

штрихов решетки, ось у — поперек штрихов. Коэффициент а/ означает кривизну поверхности в вершине и можно ПОЛОЖИТЬ, ЧТО О/ = 0. Коэффициент а2 влияет на величину сферической аберрации 3-го порядка. Если ср — угол падения оси предметного пучка в вершине планоидной поверхности, то в точке на поверхности с координатами (х, у) этот угол изменится на малую величину
Acp = j=4a2y[X2+y2) . (В'42)
Из основного уравнения дифракции
, к А (В.43)
эшф+этср

где е — постоянная решетки, X — длина волны, к — порядок дифракции, можно найти, что малому изменению угла падения на величину А<р соответствует изменение угла дифракции
A(pl=_cosv_Acp (В.44)
со scp'
Дифрагированный угол образует с осью объектива угол
Лв-Л(р'-Лср = - 1+ C0S(p )Дср (В.45)
coscр I v у
Меридиональная составляющая сферической аберрации, вносимая планоидной решеткой, Sg'p = -f А9. Далее автор замечает, что для перехода от координат точки на решетке к координатам на входном зрачке необходимо выполнить следующие преобразования: