ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Волновые аберрации ДЛ и сферических преломляющих поверхностей из "Оптика дифракционных элементов и систем " Среди рефракционных оптических элементов осевым ДЛ аналогичны преломляющие поверхности вращения, из которых наиболее широко используются сферические преломляющие поверхности (СПП). Асферические поверхности используются значительно реже в связи с большой сложностью изготовления [38]. [c.29] Для сравнительного анализа аберрационных свойств ДЛ и СПП необходимы сопоставимые выражения аберраций различных оптических элементов. Наиболее широко распространенное описание аберраций преломляющих поверхностей с помощью, функции, называемой эйконалом Шварцшильда [7, 45], во-первых, совпадает с развитым ранее представлением аберраций ДЛ только в третьем порядке малости, во-вторых, очень громоздко в более высоких порядках [50]. Недавно предложен новый подход к определению волновой аберрации [37], дающий возмож- ность сравнительно легко сопоставлять различные оптические элементы. [c.29] Сопоставим непосредственно аберрационные свойства СПП и ДЛ, причем основное внимание уделим плоским ДЛ. Можно отметить следующие моменты. При одинаковых отрезках s и s коэффициенты аберраций СПП, как правило, больше соответствующих коэффициентов плоских ДЛ. Математически это выражается в наличии членов, пропорциональных 1/г радиус преломляющей поверхности обычно меньше ее отрезков, фокусное расстояние СПП, например, равно n rf(n — п). Физически это следствие того, что при падении на сферическую поверхность световые лучи образуют большие углы с нормалью к поверхности, чем при падении на плоскость. Таким образом, сходимость аберрационного разложения у плоской ДЛ оказывается лучше, чем у СПП. [c.35] Практика расчетов дифракционных объектов (см. гл. 4) показывает, что сходимость аберрационного разложения у плоских ДЛ не просто лучше, чем у СПП, а значительно, на порядок, лучше. Компенсация аберраций только третьего порядка малости у дифракционного объектива уже позволяет создать оптическую систему с весьма высокими характеристиками, тогда как рефракционный объектив, свободный от аберраций третьего порядка, в лучшем случае служит только первым приближением для дальнейшего поиска работоспособной схемы. Ясно, что изготовление ДЛ на сферической поверхности сразу же лишает ее указанного преимущества, что следует со всей очевидностью из выражений (1,30). [c.35] Необходимо отметить возможность управления сферической аберрацией ДЛ без изменения их отрезков и полевых аберраций, что несомненно служит мощным средством компенсации монохроматических аберраций в дифракционных и комбинированных объективах. Для преломляющих поверхностей также существует подобная возможность, но она реализуется при внесении асферичности в форму поверхности [7] и связана с резким усложнением технологии изготовления по сравнению с чисто сферическими поверхностями [38]. Для СПП сферическая аберрация однозначно определяется отрезками s и s, как это следует из выражений (1.28), и возможность независимого управления ею отсутствует. [c.36] Последнее обстоятельство, которое хотелось бы отметить, это равенство коэффициентов некоторых аберраций для плоской ДЛ, что не имеет места для СПП. Так, в третьем порядке равны коэффиценты астигматизма и кривизны поля, а в пятом имеется три пары равных коэффициентов. Несомненно, что это облегчает компенсацию аберраций в дифракционных объективах. Особо следует обратить внимание на совпадение коэффициентов астигматизма и кривизны поля. Требование одновременной компенсации этих аберраций в рефракционных системах приводит к необходимости выполнения условия Пецваля (см. гл. 2), что заставляет использовать компоненты со сравнительно небольшой оптической силой или вводить в систему как положительные, так и отрицательные линзы и вызывает значительные трудности при создании объективов, особенно с большой числовой апертурой. Отметим, что для ДЛ на сферической поверхности коэффициенты астигматизма и кривизны поля в третьем порядке тоже совпадают, однако обязательное наличие подложки со сферической поверхностью, для которой эти коэффициенты все равно различны, лишает указанное совпадение особого смысла. [c.37] Таким образом, проведенный анализ показал, что дифракционные линзы и сферические преломляющие поверхности имеют существенно разные аберрационные свойства. Ряд особенностей ДЛ, в полной мере присущих только плоским линзам — хорошая сходимость аберрационного разложения, возможность эффективного управления сферической аберрацией, совпадение коэффициентов различных аберраций — позволяют предполагать, что наибольшие успехи при использовании ДЛ могут быть достигнуты в области создания монохроматических (в силу резко выраженного хроматизма ДЛ) высокоразрешающих объективов. [c.37] Вернуться к основной статье