Коррекция хроматизма изображающих рефракционно-дифракционных оптических систем

• Автор: Левин, Илья Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Возможности, методы и степени коррекции хроматизма рефракционных и дифракционных линз, а также оптических систем на их основе
1.1 Сравнительный анализ хроматизма дифракционных и рефракционных линз
1.2 Коррекция хроматизма положения линзовых изображающих оптических систем
1.3 Оптические стёкла и пластмассы при суперахроматизации объективов с рефракционными и рефракционно-дифракционными корректорами хроматизма
Выводы
Г лава 2. Расчёт и исследование пластмассово-линзовых объективов с различной степенью коррекции хроматизма
2.1 Расчёт дифракционно-рефракционного корректора
2.2 Модернизация схемы и исследование объектива-ахромата
2.3 Расчёт и исследование объектива-апохромата
2.4 Расчёт и исследование объектива-суперахромата
2.5 Эффективность рельефно-фазовых дифракционных элементов при малом числе зон Френеля
Выводы
Глава 3. Принципы построения и методика расчёта изображающих дифракционно-рефракционных оптических систем глубокого
ультрафиолетового диапазона

3.1 Тенденция развития и основные требования к фотолитографической
оптике
3.2 Параксиальный расчёт дважды телецентрических дифракционнолинзовых объективов
3.3 Коррекционные возможности дважды телецентрических дифракционнолинзовых объективов-монохроматов
3.4 Метод подавления хроматизма дифракционно-линзовых объективов
глубокого ультрафиолетового диапазона
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ГУФ-излучение - глубокое ультрафиолетовое излучение
ДА - дифракционная асферика
ДЛ - дифракционная линза
ДОЭ - дифракционный оптический элемент
ДРК - дифракционно-рефракционный корректор
ДЭ - дифракционная эффективность
ЗПФ - зонная пластинка Френеля
ИК-излучение - инфракрасное излучение
КХ - корректор хроматизма
РЛ - рефракционная линза
СПЛ - силовая положительная линза
ЧКХ - частотно-контрастная характеристика
АСШЫС - акрил
РММА - полиметилметакрилат
РОЬУСАЛВ - поликарбонат

ВВЕДЕНИЕ
Диссертация посвящена анализу возможностей коррекции хроматизма рефракционно-дифракционных оптических систем; разработке оптических схем, расчёту и исследованию таких систем, предназначенных для формирования изображения протяженных объектов в полихроматическом и квазимонохроматическом излучении.
Совершенствование оптических систем и освоение нетрадиционных для оптики спектральных областей требует новых подходов к коррекции хроматизма, т.е. зависимости характеристик оптической системы, а следовательно, и качества изображения от длины волны. Наиболее распространённым приёмом коррекции хроматизма стеклянно-линзовых систем оптического диапазона является использование стёкол с отличающимися значениями коэффициента дисперсии [1-5]. Однако, в ряде случаев, например, когда требуется достичь высокой степени коррекции хроматизма невозможно обойтись без использования оптических материалов с особыми спектральными характеристиками, которые, как правило, являются весьма дорогими и не технологичными [2, 6, 7]. С другой стороны, включение в оптическую систему наряду с рефракционными линзами дифракционных оптических элементов, осуществляющих преобразования волнового фронта в результате дифракции электромагнитной волны на микроструктуре элемента, позволяет упростить схему и отказаться от использования необычных оптических материалов [8-16]. В частности, такое решение предложено для подавления, так называемого вторичного спектра, или апохроматизации оптической системы [7, 9, 13, 14, 17, 18]. Развитием этого решения явилась разработка метода, предполагающего достижение апохроматизации или даже суперахроматизации путём введения в оптическую систему, состоящую из рефракционных линз, дифракционнорефракционного корректора, включающего дифракционную линзу и одну или две рефракционные линзы [15, 16].

преломляющих поверхностей не позволят получить сколь-нибудь значимые световые диаметры оптической системы;
- включение ДЛ в состав КХ, компонуемого РЛ, выполненными только из «нормальных» стёкол, позволяет до четырёх раз уменьшить модули оптических сил РЛ и, примерно, во столько же раз увеличить радиусы преломляющих поверхностей РЛ КХ, что делает такое решение вполне практически значимым;
- расширение круга оптических материалов, из которых набираются оптимальные комбинации материалов РЛ рефракционного КХ, позволяет в 3 и более раз уменьшить оптические силы РЛ, при этом наиболее резкое сокращение оптических сил достигается в случае, когда оптическое стекло в одной из крон-флинтовых пар КХ замещается оптической пластмассой;
- включение ДЛ в состав КХ, оптимальные комбинации трёх РЛ которого набираются из широкого круга коммерчески доступных и прозрачных в требуемом диапазоне стёкол и пластмасс, позволяет дополнительно в 2 ... 8 раз уменьшить оптические силы РЛ и, примерно, во столько же раз увеличить радиусы преломляющих поверхностей.
Учитывая, наметившуюся в последние годы, тенденцию создания массовых чисто пластмассово-линзовых объективов для мобильных телефонов, видеокамер наблюдения и др. и, принимая во внимание цели и задачи настоящей диссертационной работы, было отдельно проведено исследование влияния комбинации оптических пластмасс при суперахроматизации таких рефракционных и рефракционно-дифракционных объективов. При этом СПЛ объектива предполагалась выполненной из наиболее технологичных и обладающих наилучшими эксплуатационными качествами оптических пластмасс: полиметилметакрилата (РММА) или поликарбоната (POLYCARB). Оптимальные комбинации материалов РЛ, входящих в состав КХ набирались либо из пяти наиболее технологичных пластмасс каталога Mise либо из коммерчески доступных и прозрачных в выбранном диапазоне пластмасс всех каталогов.