Исследование влияния децентрировки оптических поверхностей на положение и качество образованного изображения

• Автор: Рытова, Елена Сергеевна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ДЕЦЕНТРИРОВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
1.1 Децентрировка поверхностей вращения сферической и несферической
формы в центрированной оптической системе
1.2 Децентрировка поверхностей вращения сферической и несферической формы в децентрированной оптической системе
1.3 Базы и базирование в оптике
1.4. Краткое изложение известных результатов анализа влияния децентрировки поверхностей оптических систем и отдельных компонентов на положение и качество образованного изображения
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ДЕЦЕНТРИРОВКИ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ПОЛОЖЕНИЕ ОБРАЗОВАННОГО
ИЗОБРАЖЕНИЯ
2.1 Децентрировка оптических поверхностей сферической формы и ее
влияние на поперечный сдвиг образованного изображения
2.2 Децентрировка оптических поверхностей сферической формы и ее влияние на положение образованного изображения
2.3 Децентрировка плоских оптических поверхностей
ГЛАВА 3. ЗЕРКАЛЬНО-ПРИЗМЕННЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ТОЧНОСТЬ НАПРАВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ СИСТЕМЫ
3.1 Зеркально-призменные системы
3.2 Влияние погрешностей изготовления призм различной конструкции..
3.3 Влияние ошибок базирования призменных систем на положение плоскости изображения
3.4 Инвариант декомпланарности

3.5 Применение инварианта декомпланарности для расчета погрешностей
изготовление призм различной конструкции
3.5.1 Обычная прямоугольная призма (не вращающаяся)
3.5.2 Пентапризма
3.5.3 Призма Дове
3.5.4 Прямоугольная призма с двумя отражающими гранями (БР-180)
ГЛАВА 4. АБЕРРАЦИОННАЯ СТРУКТУРА ИЗОБРАЖЕНИЯ ТОЧКИ,
ОБРАЗОВАННОГО ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ
4.1. Аберрационная структура изображения точки, образованного
центрированной оптической системой
4.2 Функция волнового фронта и ее определение
4.3 Аберрационная структура изображения точки, образованного произвольно расположенной системой оптических поверхностей
4.4 Аберрационная структура изображения точки, образованного системой оптических поверхностей, обладающих плоскостью симметрии
4.5 Аберрационная структура изображения точки, образованного децентрированной системой оптических поверхностей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Развитие современного оптического приборостроения требует создания высокосветосильных оптических систем, формирующих изображение в пределах большого углового поля в пространстве предметов. Высокие требования к параметрам оптических систем и к качеству образованного ими изображения определяют сложность их конструкции. Объективы проекционной литографии, например, или объективы камер профессионального телевидения содержат десятки* линз, к качеству изготовления которых предъявляются весьма жёсткие требования. Поэтому изготовление современных объективов, формирующих изображение высокого качества в каждой точке изображаемого пространства, представляет собой сложную технологическую задачу.
В общем случае неизбежные погрешности изготовления деталей центрированной оптической системы и погрешности их базирования в процессе выполнения сборочных работ приводят к неизбежным децентрировкам поверхностей, влияние которых на функциональные параметры оптической системы и, прежде всего, на качество изображения не должно превышать допустимого. Назначение допусков на изготовление деталей и отдельных сборок оптических систем носит, как правило, эвристический характер, определяемый накопленным опытом
разработчика. Поэтому даже в том случае, когда оптические и механические детали объективов изготовлены строго в соответствии с указанными в чертежах допусками, нередко наблюдается снижение
качества образованного ими изображения, вызванного, прежде всего, остаточными децентрировками поверхностей. По мере развития' оптического приборостроения проблема определения влияния
децентрировки на изменение остаточных аберраций изображения становилась всё острее.

Од — 0о. Действительно, в результате расчета хода луча получаем значение угла ак' и положение точки пересечения луча с последней поверхностью системы, определяемое расстоянием тк2- При этом поперечное смещение изображения точки Аы относительно Оа - 00 равно
АУо=тк2-Хок'(?к2+Ук)+гк2Чк+Ьк2 (2.2.16)
Поперечное смещение центра кривизны отдельной поверхности относительно оптической оси системы, т.е. децентрировка поверхности, определяется не только величиной, но и направлением, т.е. определяется векторной величиной. Вектор децентрировки поверхности 8, можно представить составляющими: Ъ,т — в меридиональной плоскости, и 8^ - в условной сагиттальной плоскости, перпендикулярной меридиональной и содержащей1 оптическую ось.
При этом должно соблюдаться очевидное условие :
8?ш+8? = 8?<(8С,-)2, где 8 С,- - допустимая (наибольшая) величина модуля вектора децентрировки.
Наибольшая абсолютная величина угла поворота оптической оси О, - О,- децентрированной /-ой линзы равна
*£± + 80^ (2.2.17)

В частном случае, когда знаменатель выражения равен малой
величине, угол у;. может оказаться сколь угодно большим и применение

формулы (2.2.17) теряет практический смысл. Так, например, в том случае, когда поверхности линзы концентричны друг другу, гп - - г,2 = 0. При
малом расстоянии между центрами кривизны поверхностей децентрировку линзы определяют максимальной разностью толщин (разнотолщинностью, косиной линзы) на её диаметре. Для анализа влияния децентрировки такой линзы на положение изображения можно заменить её эквивалентной