Исследование и разработка базовых схем оптических систем с вынесенным зрачком

• Автор: Серебряков, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Содержание
Введение Глава I Глава 2 Глава 3 Глава 4 Глава 5 Заключение Литература Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3 Приложение
Условные сокращения:
ОСУЗ - оптические системы с удаленным (вынесенным) зрачком; ОВЗ - объектив с вынесенным зрачком:
ОС - оптическая система;
- ОбС - оборачивающая сис тема.

Введение
Развитие науки и техники в современном обществе ставит перед инженерами - разработчиками задачу построения новых конструкций приборов, устройств и систем, разработку приемов, методик и технологий, обеспечивающих расширение сфер использования и увеличение возможностей применения создаваемых конструкций. Решение этой задачи невозможно без комплексного подхода к созданию передовых образцов приборов, включающего такие этапы как анализ технического задания, патентный и библиографический поиск прототипов, синтез конструкции с учетом экономических и технологических показателей, макетирование и др.
В современном оптическом приборостроении идет неуклонное расширение существующих и появление новых областей, среди которых интеграция приборов с электронно-вычислительными устройствами, увеличение возможностей за счет расширения спектральных диапазонов приборов (области ИК и УФ), применение оригинальных решений, использование современных оптических элементов (таких как дифракционные элементы - голограммы и киноформы, градиентной оптики и др.), новых материалов, новых типов источников и приемников излучения.
За последнее десятилетие отечественное оптическое приборостроение из мирового лидера в производстве оптико-электронных приборов превратилось в практически бездействующую структуру. Никак не оценивая причины такого спада, заметим, что огромный упадок отрасли и всей экономики России не мог не сказаться на ходе создания новых образцов приборов и устройств. В настоящее время разработка новых классов оптических систем в России существует, главным образом, за счет энтузиазма разработчиков. Тем не менее, если мы не хотим окончательно утратить огромный опыт, накопленный советской школой оптического приборостроения, необходимо предпринимать возможные усилия в этом направлении. Это даст надежду на то, что при улучшении экономического положения страны, мы на основе

накопленных фундаментальных знаний вернем России место в авангарде промышленно-развитых стран.
Оптические системы с удаленным зрачком (ОСУЗ) - весьма распространенный узел в конструкциях современных оптических приборов. К таким системам, в частности, относятся объективы с вынесенным зрачком (ОВЗ), окуляры и др. Отличительная особенность таких систем - размещение апертурной диафрагмы на значительном удалении от оптической системы. Такая несимметричность оптической схемы затрудняет проектирование систем с вынесенным зрачком, в особенности при жестких требованиях к значениям углового поля и относительного отверстия. Между тем, возможности применения ОС с вынесенным зрачком настолько широки, что встает вопрос о построении некоторых базовых конструкций оптических схем, закладывающих основы для развития различных видов ОС данного класса в той или иной области использования. Однако, как в отечественном, так и в мировом приборостроении однозначного решения этого вопроса не существует. Патентный поиск дает некоторое количество ОСУЗ (отечественных и зарубежных), но они являются частными решениями и применимы лишь в отдельных случаях. Библиографический поиск также не дает решения в общем случае. Имеется лишь весьма ограниченное количество публикаций, посвященных данной проблеме [1, 79, 84], но не одна из них не охватывает проблему целиком.
Проблема разработки ОСУЗ достаточно актуальна и имеет как теоретический, так и практический интерес. Поиск решения подобной задачи, безусловно, укладывается в общую концепцию развития оптико-электронного приборостроения, как в России, так и за рубежом. Решение задачи построения базовых схем создаст платформу для создания новых типов ОСУЗ, позволит расширить диапазон применения этого класса оптических систем в различных отраслях науки и техники.

конфокального мениска (см. патенты [17, 19, 21, 22, 23, 55, 56, 59, 65] и рис. 3.3).

Данная конструкция (параметры см. Приложение 2) обладает тем преимуществом, что при апланатической коррекции силового компонента астигматизм и кривизна поля изображения не зависят от положения зрачка и определяются выражениями:
а -0.85/'Г£-2® ; ► (при .5': 6« !>)
г'т-2',х ГШг«>
В силу конфокальное™ мениска при Р, = У, = 0 значения сумм Зейделя:
4 =0, 4 = 0, 4, = 1, 4 = п.
Расчет объектива сводится к расчету апланатического двухлинзового склеенного объектива и определению параметров конфокального мениска, определяющим значением для которых является величина заднего отрезка в р. Заключительный этап расчета - автоматическая коррекция ОС на ЭВМ.
Кроме указанной конструкции базовой схемы может быть предложен вариант не с конфокальной, а с апланатической линзой. Однако проведенное исследование показало, что при автоматической коррекции обе схемы приводят практически к одному результату. Поэтому следует признать первый вариант более удачным по причине простоты расчета.
4. Синтез базовых схем ОВЗ из элементов с известными свойствами.
В предыдущей главе были сформулированы принципы подхода к проектированию ОСУЗ на основе синтеза схем из оптических элементов с известными свойствами, разработанного М.М. Русиновым, а также