Исследование свойств и возможностей трехзеркального объектива без экранирования

• Автор: Харченко, Анна Андреевна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ ТРЕХЗЕРКАЛЬНЫХ ОБЪЕКТИВОВ БЕЗ ЭКРАНИРОВАНИЯ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Влияние центрального экранирования на качество изображения

1.2. Трехзеркальные системы без экранирования

ГЛАВА 2. РАСЧЕТ ТРЕХЗЕРКАЛЬНОГО ОБЪЕКТИВА БЕЗ ЭКРАНИРОВАНИЯ С ТЕЛЕЦЕНТРИЧЕСКИМ

ХОДОМ ЛУЧЕЙ В ПРОСТРАНСТВЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ

2.1. Разработка методики расчета трехзеркального объектива без экранирования

2.1.1. Первый этап разработки методики расчета
2.1.2.Второй этап разработки методики расчета
2.1.3.Третий этап разработки методики расчета
2.2. Методика расчета трехзеркального объектива без экранирования
2.3. Расчет размера поля изображения объектива
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ТРЕХЗЕРКАЛЬНОГО ОБЪЕКТИВА БЕЗ ЭКРАНИРОВАНИЯ
3.1. Исследование свойств трехзеркального объектива без экранирования при различных значениях основных параметров
3.2. Анализ результатов исследования
ГЛАВА 4. АСФЕРИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТИ
4.1.Проблема контроля асферических оптических поверхностей
4.2. Классификация асферических поверхностей. Асферические поверхности второго порядка
4.3. Метод анаберрационных точек для контроля гиперболоидальной поверхности
4.4. Общие положения компенсационного метода контроля
4.4.1.Синтезированные голограммы
4.4.2.Схема контроля третьего зеркала с использованием синтезированной голограммы..
4.5. Бинарная асферика
4.6. Трехзеркальный объектив без экранирования с бинарной асферикой

4.7. Результаты расчета объектива с /=250 мм; К=4; j, — ^ ст
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ТРЕХЗЕРКАЛЬНОГО ОБЪЕКТИВА БЕЗ ЭКРАНИРОВАНИЯ. РАСЧЕТ ДОПУСКОВ НА КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
5.1. Расчет допусков на конструктивные параметры гиперболоидальной поверхности (радиус кривизны при вершине поверхности и коэффициент асферики)
5.2. Анализ результатов расчета допусков на конструктивные параметры
5.3. Исследование влияния воздушного промежутка между зеркалами
5.4. Исследование влияния децентрировок зеркал объектива на качество изображения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Как известно, вся история развития объективов, телескопов и аэрокосмических объективов протекала под знаком конкуренции двух типов: линзовых объективов и зеркальных объективов и завершилась убедительной победой последних. Обусловлено это рядом существенных преимуществ, которыми они обладают.
Применение зеркальных объективов в телескопах обеспечивает большие диаметры входного зрачка, так как задняя (не рабочая) поверхность зеркала дает возможность использовать специальные разгрузочные устройства, которые уменьшают весовые деформации рабочей поверхности зеркала. Большие диаметры зеркальных объективов дают большую освещенность изображения при полном отсутствии хроматизма, что делает их особенно пригодными для наблюдения планет, очень слабых звезд и туманностей, при этом монтаж таких систем проще и стоимость всей установки ниже [20,21]. Кроме того, зеркальные системы обладают большим светопропусканием как в видимой, так и в инфракрасной, а также в ультрафиолетовой областях спектра [10,32].
В- последнее время повысился интерес к зеркальным объективам при проектировании комплексов аэрокосмического мониторинга Земли и околоземного пространства, предназначенных для изучения природных ресурсов, прогнозирования погоды, контроля загрязнения окружающей среды и других задач [17,18]. Это связано с такими преимуществами зеркальных объективов, как:
- возможность работы в широкой области спектра;
- потенциальная возможность увеличения входного зрачка;
- сокращение габаритов, что обусловлено выбором схемного решения, а
также рациональным применением плоских «ломающих» зеркал;

- уменьшение массы за счет снижения количества оптических элементов и использования облегченных конструкций зеркал.
В связи с вышесказанным, в настоящее время интенсивно изучаются зеркальные системы. Особый интерес представляют трехзеркальные объективы, в которых отсутствует экранирование входного зрачка.
Этим определяется актуальность данной работы, посвященной изучению трехзеркального объектива без экранирования.
Цель работы: исследовать свойства и возможности трехзеркального объектива без экранирования.
К задачам, решаемым в диссертационной работе, относятся:
1. Разработка методики расчета трехзеркального объектива без экранирования с телецентрическим ходом лучей в пространстве изображений.
2. Расчет конструктивных параметров системы при заданных значениях фокусного расстояния, диафрагменного числа и рабочего расстояния до изображения.
3. Определение размера рабочего поля системы.
4. Составление таблиц, позволяющих получить информацию о качестве и возможностях объектива, а также о его габаритах.
5. Рассмотрение возможности применения бинарной асферической поверхности в качестве формы поверхности третьего зеркала.
6. Оценка допусков на гиперболоидальное зеркало и влияния воздушного промежутка между зеркалами.
Научная новизна:
1. Получены формулы для габаритного расчета трехзеркального объектива без экранирования с телецентрическим ходом лучей в пространстве изображений.

Если на рис.4.2 провести к профилирующей кривой нормаль NN при заданном угле (р, то ее отрезок аа равен толщине слоя припуска, снимаемого со сферической поверхности заготовки радиуса 12„л Сф. Размеры сегмента кривой а2<0 диаметром О' и высотой Н равны размерам- гиперболической асферической поверхности детали. Величинами Б и Н характеризуются параметры поверхности.
Чем больше асферичность, тем больше требуется технологических переходов, труднее обработка и менее надежной становится обработка поверхностей с заданной точностью.
Исследуемая в данной работе система - зеркальный объектив, поэтому, следует отметить, что отражающие поверхности должны обрабатываться в 4 раза точнее аналогичных преломляющих.
4.3. Метод анаберрационных точек для контроля гиперболоидальной поверхности
Еще раз следует подчеркнуть, что изготовление асферических поверхностей невозможно без соответствующих по точности методов и приборов для их контроля.
Интерферометрические методы контроля имеют высокую точность и чувствительность и позволяют дать не только качественное, но и количественное заключение о погрешностях формы асферической, поверхности.
Асферические поверхности второго порядка, кроме поверхностей, имеющих форму сплюснутого сфероида (а 2 > 1), обладают замечательным свойством: если точечный источник света, формируемый интерферометром, расположен в ОДНОМ ИЗ геометрических фокусов поверхности Б1 , то все лучи, отраженные от асферической поверхности, пересекаются во втором геометрическом фокусе 1А [8,22,23]. Следовательно, геометрические фокусы