Теория и методы проектирования растровых осветительных устройств для микроскопии и ряда приложений

• Автор: Натаровский, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 271 с. : ил.

Глава 1. Принципы построения осветительных устройств

1.1. Принципы построения оптических систем осветительных устройств

1.2. Влияние выбора источника света на формирование изображения освещаемого объекта

1.3. Источники света, модели светящегося тела и излучаемых пучков

1.4. Модели лазерных пучков

1.5. Роль протяженности светящегося тела источника света

Выводы

Глава 2. Проблемы лазерного освещения и методы их решения.

2.1. Проблемы и методы реализации равномерного лазерного освещения

2.2. Разработка способа создания протяженного источника когерентного света

2.3. Исследование светораспределения в плоскости освещаемого объекта при когерентном всестороннем освещении
2.4. Исследование двухкомпонентной схемы осветительного устройства
для реализации когерентного всестороннего освещения
2.5. Исследование работы линзового растра в наклонных пучках
2.6. Исследование сложных линзово-растровых осветительных устройств
2.7. Проблема зернистости изображения при лазерном освещении
2.8. Расчета освещенности при когерентном всестороннем освещении
Выводы
Глава 3. Растровые осветительные устройства, с источником некогерентного света.
3.1. Об устранении недостатков осветительного устройства, работающих с источниками некогерентного света
3.2. Исследование степени когерентности освещения объекта, создаваемого

растровым осветителем
3.3. Исследование влияния значения линейного увеличения центрированной части оптической системы
3.4. Исследование разрешающей способности оптической системы, работающей с растровым осветительным устройством
3.5. Об оценке качества оптического изображения
3.6. Исследование применимости критериев качества изображения в зависимости от степени когерентности освещения
3.7. Исследование влияния фазовых соотношений на качество изображения и
выбор типа освещения
Выводы
Глава 4. Исследование влияния аберрационных свойств растровых
осветительных устройств.
4.1. Исследование влияния аберраций линзового элемента растра на светораспределение по поверхности освещаемого объекта
4.2. Теоретические и экспериментальные кривые светораспределения в зоне Фраунгофера
4.3. Исследование коррекционных свойств линзовых элементов растра типовых конструкций
4.4. Исследование влияния аберраций центрированной части растрового осветительного устройства на светораспределение
4.5. Исследование совместного действия центророванной части осветительного усройства с линзовым растром
4.6. Искажения упаковочной сетки линзового растра
ВЫВОДЫ
Глава 5. Растровые осветительные устройства в микроскопии.
5.1. Разработка схемных решений растровых осветительных устройств для микроскопов проходящего света

5.2. Разработка схемных решений растровых осветительных устройств с материальной полевой диафрагмой
5.3. Исследование значения апертуры темнопольного осветительного устройства
5.4. Разработка схемных решений растровых осветительных устройств для микроскопов отраженного света
5.5. Исследование возможностей использования конусов в осветительных устройствах
5.6. Методика расчета темнопольных осветительных устройств для металлографического микроскопа
5.7. Использование волоконнооптических элементов для реализации темнопольного освещения
5.8. Исследование степени когерентности при темнопольном освещении
5.9. Исследование возможности использования растровых осветительных устройств в фазово-контрастных икроскопах
5.10. Разработка схемных решений растровых осветительных устройств для
микроскопов, работающих с лазерным источником света
Выводы
Глава 6. Применение растровых осветительных устройств в приборах и устройствах различного назначения.
6.1. Разработка схемных решений растровых осветительных устройств дальнего действия
6.2. Разработка схемных решений растровых осветительных устройств для задач кино-фото-телевизионной техники
6.3. Исследование влияния типа освещения на работу системы с телеканалом
6.4. Разработка схемных решений использования линзовых растров в лазерных технологических установках

В первом из рассматриваемых случаев (рис. 2.3 а) ЛР работает в пучке параллельных лучей, следовательно, в задней фокальной плоскости конденсора (р светораспределение определится светораспределением в картине Фраунгофера, обусловленной дифракцией на ЛР. Для простоты примем поле амплитуд слева от ЛР постоянным.Также, не нарушающая общности получаемых результатов, с целью избегания громоздких выражений будем рассматривать одномерный случай, который легко обобщается на двухмерный. Из предыдущего параграфа поле амплитуд в задней фокальной плоскости ЛР Б/(х/) определяет мультиплицированное изображение точечного источника света, следовательно, в соответствии с результатами Главы 1 в этой же плоскости будет расположен входной зрачок конденсора ср. Отсюда для светораспределения в плоскости освещаемого объекта g(xl) можем написать: g(xl) = Б^Дх/)}, где Б - оператор преобразования Фурье. С учетом ранее полученного выражения для g(xl) имеем:
ё(ъ) = Р {Ь(х/)*18(хгпХ)} = Р {Ь(х/)}Г {Х8(хгпХ)}. (2.14)
Из свойств преобразований Фурье и, помня, что Ь(х/) - есть преобразование Фурье зрачковой функции ЛЭР Б(х) пишем, опуская элементарные преобразования: Г(Ь(х/)} гГ{{Р{0(Х/'рх/Х)}} = В(Х/'Р /'х/Х); х = х/Х/'р. С учетом свойств дельта-функции и функции повторения [37] для искомого поля амплитуд g(Xl) получим:
ё(х,) - Б(-Х/ р/ 'х/Х)8т[2я/х(М+1/2)Х]/8тя/хХ, (2.15)
где пространственная частота /х = хД/', /' - фокусное расстояние конденсора. Перейдя в функции БД/'р/х/Х) от /х к декартовым координатам и убрав знак «-», получаем: Б(Х/'р/х/Х)=Б(А./'р/Х/'). Величина /'р/Х/' определяет область не нулевых значений этой функции, следовательно, и размер освещаемого поля 2х, для вычисления значения которого имеем формулу: 2х=2/'^о'р; tga'p~ Х/2/'р, где а'р - апертурный угол ЛЭР. О втором множителе в выражении для g(xl) скажем ниже, а сейчас перейдем к рассмотрению случая по рис. 2.3 б. В точке А расположен точечный источник, а сопряженная с ним точка А’ совпадает с осевой точкой освещаемого объекта, для светового поля которого в