Анализ базовых схем оптических систем переменного увеличения

• Автор: Хои, Рамин
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Краткий исторический очерк развития оптических систем переменного увеличения
Глава 2. Структура принципиальных схем оптических систем переменного увеличения
2.1. Понятие базовой схемы. Базовая схема оптических систем переменного увеличения и её развитие
2.2. Принципиальные схемы оптических систем переменного увеличения
Глава 3. Однокомпонентные оптические системы переменного увеличения
3.1. Однокомпонентная оптическая система непрерывного изменения линейного увеличения
3.1.1. Оптическая система с непрерывной компенсацией расфокусировки изображения
3.1.2. Оптическая система с дискретной компенсацией расфокусировки изображения
3.2. Однокомпонентная оптическая система дискретного изменения увеличения
3.2.1. Частный случай применения (Ь = 0)
3.2.2. Общий случай применения (Ь 0)
Глава 4. Вариант метода расчёта оптической системы типа триплет
Глава 5. Сложные оптические системы переменного увеличения
5.1. Двухкомпонентная схема оптической системы переменного увеличения
5.1.1. Габаритные соотношения в базовой двухкомпонентной
схеме переменного увеличения
5.1.2. Линеаризация взаимосвязи перемещений компонентов в двухкомпонентной схеме оптической системы переменного увеличения
5.2. Оптические системы с дискретной (оптической) компенсацией расфокусировки изображения
5.2.1. Трехкомпонентная система переменного увеличения типа «коллектив»
5.2.2. Трехкомпонентная оборачивающая система переменного увеличения
Заключение
Список литературы

Введение

Успехи в развитии прикладной оптики и применения пяти компьютерных технологий в оптике способствуют всё более широкому применению оптических систем с переменными оптическими характеристиками в различных областях оптического приборостроения и, прежде всего, в фотографической и телевизионной технике, в зрительных трубах и в астрономических приборах, в микроскопах и т. д.
В современном оптическом приборостроении находят достаточно широкое применение оптические системы как дискретного (скачкообразного), так и непрерывного (плавного) изменения увеличения. Оптические системы непрерывного изменения увеличения принято называть панкратическими системами или панкратиками [1].
Идея создания фотообъектива с переменным фокусным расстоянием появилась в конце XIX века. Однако, на пути её осуществления не удавалось достичь заметного успеха, поскольку принятая за основу принципиальная схема двухкомпонентного телеобъектива обладала потенциальной возможностью получения удовлетворительного качества изображения лишь при одном положении компонентов. Тем не менее, очевидные преимущества панкратических систем определили продолжение поиска приемлемых принципиальных оптических схем, позволяющих успешно решить поставленную задачу.
Когда с несомненностью выяснились преимущества зрительных труб с плавно меняющимся увеличением при наблюдении за быстродвижущимися объектами, Дюнуайэ показал [4], что двухкомпонентная принципиальная схема панкратической системы с постоянным расстоянием между плоскостями предмета и изображения при надлежащем выборе оптических сил компонентов может обеспечить значительные перепады увеличений, доходящие в параксиальной области (без учёта условий коррекции аберраций) до бесконечности. Видимо, это свойство двухкомпонентной схемы

определило применение её в оптических системах современных фотографических и киносъёмочных объективов а также объективов телевизионных съёмочных камер.
В зависимости от кинематики перемещения компонентов пан критические системы могут иметь непрерывную (механическую) или дискретную (оптическую) компенсацию расфокусировки изображения (смещения плоскости изображения). Непрерывная компенсация расфокусировки изображения предполагает применение в конструкции панкратической системы высокоточного кулачкового механизма для перемещения компонентов, изготовление которого и сегодня остаётся весьма трудоёмким делом. Естественно предположить, что именно поэтому первые панкратические системы, появившиеся в 30-х годах XX столетия, имели дискретную компенсацию расфокусировки изображения. Первые фотографические объективы с переменным фокусным расстоянием имели дискретную компенсацию расфокусировки изображения. Для примера можно назвать объектив «Зуммар», разработанный Ф.Бэком в1947 году, объектив «Фойхтлендер-Зуммар», разработанный в 1959 году фирмой «Фойхтлендер» (Германия), объектив «Ауто-Никкор-Зумм», разработанный примерно в то же время японской фирмой «Ниппон-Когаку К.К.», японский объектив «Астронар-Зум» и другие.
Развитие технологических возможностей изготовления точных кулачковых механизмов, с одной стороны, а, с другой - развитие вычислительных возможностей благодаря применению электронно-вычислительной техники способствовало появлению фотообъективов переменного фокусного расстояния с непрерывной компенсацией расфокусировки изображения. Так, например, в 1963 году японская фирма «Олимпус» разработала объектив «Зуйко-Ауто-Зум», состоящий из трёхкомпонентной афокальной насадки и собственно объектива, при этом изменение фокусного расстояния осуществлялось перемещением второго компонента, а компенсация расфокусировки изображения - возвратно-

изменение расстояния между предметом и изображением принципиально может быть скомпенсировано соответствующим перемещением компонентов Ф01 или ф02, либо того и другого одновременно. Апертурная диафрагма (АД), расположенная между компонентами ф02 и ф0 (в параллельном пучке лучей) определяет постоянство относительного отверстия объектива при изменении его фокусного расстояния. Построенная по такой схеме оптическая система объектива переменного фокусного расстояния соответствует определению трансфокатора [37], согласно которому трансфокатор — это «объектив с переменным фокусным расстоянием, состоящий из собственно объектива (в рассматриваемом случае на рис.2.3б оптическая система ф0) и расположенной перед ним афокапьной насадки переменного увеличения. Плавное изменение фокусного расстояния трансфокатора в некотором диапазоне достигается продольным перемещением оптических компонентов афокальной насадки. При этом плоскость изображения остаётся неподвижной, и относительное отверстие сохраняется постоянным во всём диапазоне изменения фокусного расстояния. Устранение остаточных аберраций производится независимо и самостоятельно для каждой из частей трансфокатора, что позволяет использовать одну и ту же афокальную насадку с различными объективами». Таким образом, при зависимой коррекции аберраций оптической системы объектива переменного фокусного расстояния в целом формальное разделение системы переноса изображения на части, в результате чего образуется афокальная насадка и собственно объектив, не превращает вариообъектив в трансфокатор. Однако следует заметить, что даже формальное разделение объектива на афокальную насадку и собственно объектив может позволить организовать их независимую сборку и юстировку.
В 1963 году японская фирма «Олимпус» разработала объектив «Зуйко-Ауто-Зум», схема которого показана на рис.2.4 (рис.У.18 в [38]).
По виду схемы можно предположить, что в основу построения оптической системы объектива положена принципиальная схема трансфокатора.