ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие сведения о методах аберрационного расчета оптических систем из "Теория оптических систем " Под аберрационным понимается такой расчет оптической системы, в результате выполнения которого определяются конструктивные параметры оптических элементов схемы, обеспечивающие необходимое качество изображения или нужную структуру выходящих пучков лучей. [c.339] Аберрационный расчет является важнейшей частью расчета оптической системы, который кроме аберрационного вклю.чает габаритный и светоэнергетический расчеты. Последние предшествуют и сопутствуют аберрационному расчету. [c.339] Аберрационный расчет можно разделить на два этапа. На первом этапе определяют характеристики, выбирают тип оптической системы, устанавливают количество элементов (линз, зеркал и т. п.), их форму и взаимное расположение. Таким образом, на первом этапе находится предварительное решение. От успешного выбора типа и схемы оптической системы, в значительной степени определяющих ее коррекционные возможности, зависит окончательный положительный результат расчета. [c.339] На втором этапе определяют оптимальные значения конструктивных параметров, световые диаметры линз, зеркал и других оптических деталей, марки применяемых оптических материалов и их характеристики, удовлетворяющие заданному качеству изображения. [c.339] Аберрационный расчет — это важная и сложная задача, успешное решение которой зависит как от квалификации оптика-конструктора, так и от правильно выбранного метода расчета. [c.339] В общем виде указанная аналитическая зависимость может быть записана лишь в области аберраций III порядка. Этим объясняется важность теории аберраций III порядка, ибо ее применение позволяет не только определить значения конструктивных параметров элементов выбранной схемы оптической системы, но и по результатам исследований ответить на вопрос о возможности расчета системы с заданным качеством изображения. [c.340] При формальном перечислении методов аберрационного расчета можно было бы назвать следующие метод проб, алгебраический метод, комбинированный метод, методы автоматизированного расчета. Фактически па практике применяют метод проб, комбинированный метод и методы автоматизированного расчета, которые включают элементы двух первых. [c.340] Метод проб состоит в исследовании и использовании зависимостей между изменениями отдельных параметров оптической системы с известной конструкцией (г, d, п, а, Н, Р, Н) и вызываемыми ими изменениями значений аберраций. [c.340] Первоначально из каталогов, архивных данных или патентов выбирают наиболее подходящую оптическую систему, которую пересчитывают, если это необходимо, на требуемое фокусное расстояние или увеличение и принимают за исходную. Последовательно изменяя значения отдельных параметров исходной системы, получают конечный ряд вариантов оптической системы. Рассчитывают ход ряда лучей осевого и наклонного пучков через оптическую систему каждого из полученных вариантов, вычисляют аберрации и, сравнивая их с аберрациями исходной системы, находят указанные выше зависимости. [c.340] Результаты исследований анализируют по таблицам или графикам, иллюстрирующим влияние изменений параметров на аберрации и другие величины, характеризующие свойства оптической системы. Путем интерполяции или экстраполяции по таблицам или графикам находят вариант оптической системы, который удовлетворяет техническому заданию. [c.340] В качестве изменяемых параметров могут быть взяты конструктивные параметры (г, d, п), но при этом в исходном варианте будет наряду с аберрациями изменяться значение фокусного расстояния, что не всегда желательно. Поэтому удобнее вес ги исследование влияния изменений параметра aj, так как при fti = / и = I фокусное расстояние будет оставаться постоянным. Если при этом в выбранной исходной конструкции влияние отдельных параметров на различные аберрации независимое, то решение задачи упростится и ускорится. [c.340] Связь между изменениями параметров и изменениями аберраций нелинейная (чем больше порядок аберрации, тем выше нелинейность), поэтому оптик-конструктор вынужден вначале задавать незначительные изменения параметров, постепенно улучшая качество изображения и постоянно уточняя данные таблиц влияния изменения параметров на аберрации. [c.341] Если выбранная исходная оптическая система не позволяет получить желаемого результата, то выбирают другую или усложняют исходную. [c.341] Очевидно, что метод проб достаточно трудоемок и длителен по времени, так как требуется проводить большое количество расчетов хода лучей через систему. При этом оптик-конструктор должен иметь высокую квалификацию и хорошую интуицию. И в общем случае применение этого метода не способствует созданию новых, патенточистых оптических систем. Однако с появлением быстродействующих ЭВМ этот метод нашел дальнейшее широкое применение. [c.341] Комбинированный метод имеет две стадии. На первой стадии используется так называемый алгебраический метод, основанный на аналитических зависимостях между конструктивными параметрами и аберрациями П1 порядка, а на второй стадии проводят расчет точных аберраций лучей (элемент метода проб). [c.341] В формулах (491) и (492) коэффициенты тс, т 1, Пс, п ,. .. Г(, г с зависят только от внешних параметров (оптических сил элементов, расстояний между ними, относительных отверстий и полей), значения которых определяются при габаритном расчете и считаются известными. [c.341] Зная внешние параметры, значения слагающих аберрации и подставляя их в формулы (491), (492), можно решить полученные уравнения относительно Р, Пг и С. [c.342] Из этой системы уравнений при известных внешних параметрах и значениях сумм также можно определить числовые значения основных параметров. [c.342] Далее по значениям основных. параметров и выбранным типам компонентов вычисляют внутренние элементы, т. е. определяют конструкцию системы (г, й, п). [c.342] Вернуться к основной статье