ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние температурных деформаций на качество изображения из "Напряжения и деформации в деталях оптических приборов " В предыдущем параграфе рассматривался вопрос о том, какие деформации возникают в свободных и закрепленных в оправе линзах, если на них накладывается температурное поле. Воспользовавшись формулами геометрической оптики, можно теперь выяснить, какие искажения будут вызываться этими деформациями. [c.144] Ниже будет рассмотрено два примера для оптической системы из одиночной линзы и системы, состоящей из двух линз — двояковогнутой и двояковыпуклой. Так как исследование ведется для двух случаев, характеризующих остаточные аберрации до и после наложения температурного поля определенной интенсивности, то каждый пример будет состоять из двух частей и последующего анализа полученных результатов. [c.145] Пример 1. Рассматривается симметричная двояковыпуклая линза, ограниченная сферическими поверхностями радиуса 60 мм, цилиндрической поверхностью радиуса 25 мм и имеющая толщину в центре 159,128 мм. По общей методике для этой линзы были рассчитаны остаточные аберрации для точек, лежащих на оси и вне оси, и для наклонных пучков в меридиональной плоскости. [c.145] Остаточные аберрации для точки, лежащей на оси, в основном представляют собой сферическую аберрацию. Как обычно, расчет ведется для высоты к пересечения луча с поверхностью линзы относительно оптической оси. [c.145] В данном случае к выбрана 15 мм. Результаты вычислений сведены в табл. 13. [c.145] Продольная сферическая аберрация в изображении точки, лежащей на оптической оси, АЗ возникает из-за слишком большой преломляющей силы краев линз / — заднее фокусное расстояние, характеризующее положение задней главной плоскости относительно фокуса Д/ определяется как разность фокусных расстояний для луча, проходящего на высоте Л и по оптической оси 5 представляет собой расстояние изображения от поверхности линзы и характеризуется пересечением с оптической осью луча, идущего через данную поверхность от светящейся точки. [c.146] Остаточные аберрации для точки, находящейся вне оси, приведены в табл. 14. Рассматриваются две точки, находящиеся на расстоянии = 30 мм от поверхности линзы угол Рх между направлением входного главного луча и оптической осью составляет 5 и 10° 5 и р — соответственно выходные параметры луча. [c.146] Величина х, — кратчайшее расстояние точки фокуса меридиональных лучей, лежащих в плоскости чертежа, от плоскости изображения — то же самое для сагиттальных лучей, лежащих в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа. С помощью Х( и х, можно построить характеристические кривые астигматизма, указывающие сечения фокальных поверхностей. Между сагиттальной и меридиональной фокальными поверхностями располагается поверхность, в которой пятна рассеяния имеют наименьшую абсолютную величину. Такая усредненная поверхность определяет поверхность изображения и называется кривизной поля. Она указывает степень отступления фокальной поверхности от плоскости. Разность X/ — Xs называется астигматической разностью. [c.146] Для одиночной положительной линзы характерна кома—аберрация широкого пучка лучей, наклоненного к оптической оси, особенно в меридиональной плоскости. Причиной появления комы является, как у сферической аберрации (отчего их часто рассматривают вместе), кривизна поверхности линзы. Для наклонного пучка лучей при преломлении нет симметрии вверх и вниз от оптической оси если рассматривать угол Р вниз от оптической оси, то нижние лучи будут преломляться сильнее, чем верхние. Для определения комы производится вычисление нескольких лучей, направляющихся в зрачок входа оптической системы и расположенных на расстоянии друг от друга. Вычисления этой аберрации для выбранной линзы приведены в табл. 15. [c.147] Расстояние дано в миллиметрах и в процентах (полный зрачок входа — 15 мм). [c.147] Все рассмотренные остаточные аберрации, которыми обладает взятая в качестве примера линза, исправляются. Однако, как уже говорилось, при изменении темпёратуры их значения будут другими, поэтому полностью в изменившихся условиях они устранены не будут. В табл. 16— 18 даны расчеты остаточных аберраций для той же линзы, закрепленной в оправе и охлажденной на 60°. [c.148] Разница в вычислениях появляется за счет изменившихся геометрических размеров линзы теперь они таковы радиусы кривизны ограничивающих поверхностей — 59,8634 мм, толщина — 15,9176 мм. [c.149] Пример 2. Рассматриваются остаточные аберрации двухлинзовой оптической системы. Одна из линз, входящих в эту систему, точно такая же, как и рассмотренная в примере 1, другая — симметричная двояковогнутая с радиусами кривизны ограничивающих сферических поверхностей также по 60 мм и толщиной в середине 14,087 мм. Расстояние между линзами — 20 мм. [c.151] В табл. 19—21 приведены расчеты остаточных аберраций для этой оптической системы без учета влияния температуры. [c.151] Рассмотренные примеры наглядно показывают, что сохранение параметров оптических систем при изменении температуры имеет большое значение для получения правильного изображения. Существенную попытку развития теории термооптических аберраций предпринял Д. С. Волосов [10—12]. [c.156] Вернуться к основной статье