Компактные панкратические объективы с большим перепадом фокусных расстояний

• Автор: Попов, Михаил Вячеславович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ГЛАВА
Современные панкратические объективы для видеокамер: характеристики, требования, методы расчета
1.1 Основные характеристики панкратических объективов
1.2 Требования к современным панкратическим объективам для видеокамер
1.3 Обзор существующих систем панкратических объективов
1.4 Методы расчета панкратических систем
ВЫВОДЫ
ГЛАВА
Методика расчета панкратических объективов в параксиальной области
2.1 Использование аппарата матричной оптики для расчета
панкратических систем
2.2 Расчет закона перемещения компонентов
2.2.1 Двухкомпонентная система
2.2.2 Трехкомпонентная система
2.3 Исследование различных структурных схем панкратических объективов
ВЫВОДЫ
ГЛАВА
Синтез системы с компонентами конечной толщины
3.1 Аберрационный расчет панкратического объектива в тонких
компонентах в области аберраций третьих порядков
3.2 Синтез компонентов объектива

3.2.1 Синтез двойного склеенного компонента
3.2.2 Синтез двойного несклеенного компонента
3.2.3 Синтез компонента типа «одиночная линза + склеенный компонент»
3.2.4 Введение реальных толщин
3.2.5 Результаты использования программ синтеза
ВЫВОДЫ
ГЛАВА
Результаты компьютерной оптимизации систем
4.1 Автоматическая коррекция аберраций с помощью компьютера
4.2 30х панкратический объектив
4.3 10х панкратический объектив
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Современные видеокамеры. Устройство и основные
характеристики
2. Гауссовы скобки

Панкратические системы представляют собой разновидность систем переменного увеличения, в которых перепад увеличения достигается за счет плавного перемещения компонентов вдоль оптической оси. В настоящее время панкратические системы применяются во многих областях науки и техники: кинематография и телевидение, фототехника, микроскопия, астрономические приборы, тепловидение, лазерная техника, наблюдательные приборы [12,18].
Впервые панкратические системы появились в 1920-х годах и применялись в съемочной киноаппаратуре [50]. Возможность плавного изменения масштаба изображения требуется в кинопроизводстве и телевидении. Именно развитие телевидения повлекло появление значительного числа объективов переменного фокусного расстояния. Объектив является первым звеном телевизионного тракта и решающим образом влияет на качество изображения [16, 25]. Телевизионный объектив -сложный и довольно дорогой оптический прибор. Он представляет собой крупногабаритную панкратическую систему с большим перепадом фокусных расстояний (от 20* до 100*). Оптическая схема состоит из большого числа линз (15-30), так как для получения хорошего качества изображения во всем диапазоне изменения фокусных расстояний необходимо большое число коррекционных параметров.
В процессе перемещения компонентов фокусное расстояние панкратического объектива изменяется. Положение изображения при этом должно оставаться постоянным. Смещение плоскости изображения может быть компенсировано двумя способами: оптическим или механическим [5, 69]. Механическая компенсация осуществляется путем одновременного перемещения, как минимум, двух групп линз. Траектории этих групп связаны нелинейным законом, таким образом плоскость изображения остается неподвижной во всем диапазоне изменения фокусных расстояний.

Для лучей в меридиональной плоскости направляющий косинус X = 0,
таким образом, в параксиальной оптике луч может быть однозначно
определен через линейную координату у и угловую координату У.
Аналогично, луч в пространстве изображений описывается линейной
координатой у' и угловой координатой Г= -л'8ша'= -п'а'.
Действие оптической системы заключается в преобразовании координат
лучей:
у' = а-у + р-У;
У'=уу+8-У.

(2.1)
'а р> / У
{г) рг 4
(2.1)

а рл у
= М - матрица преобразования лучей или лучевая матрица.
Лучевая матрица М сложной оптической системы определяется известной формулой [10]:

М = Мп-Мп
где М1 - лучевая матрица /-го компонента, входящего в состав оптической системы. В качестве подсистем могут подразумеваться отдельные оптические элементы, преломляющие или отражающие поверхности.
Например, если оптическая система представляет собой п тонких компонентов, обладающих оптическими силами (ру-(рп, разделенных воздушными промежутками толщиной с1уЛп_х, то матрица преобразования
лучей представится в виде:

а р у
1 0) -А
' 1
-<Рп 1.
1 4,

1 о
-<Рп-1 А
1 0) 1-А
■ матрица преломления на / -м компоненте;