Линза асферическая

Авторы предпочли другой подход, в котором дифракционный элемент рассматривают как бесконечно тонкий транспарант с особым образом заданным амплитудным коэффициентом пропускания. Во-первых, такое представление ДОЭ достаточно реально отражает условия его работы дифракция света на рельефно-фазовых структурах, изготавливаемых с помощью фотолитографического метода, происходит в пределах тонкого слоя толщиной не более двух длин волн. Во-вторых, оперируя с амплитудным коэффициентом пропускания, очень просто задавать асферические отклонения в структуре ДОЭ, тогда как при рассмотрении рефракционной линзы пришлось бы вводить асферические поверхности, что затрудняет расчет элемента. Конечно, реальные ДОЭ всегда представляют собой дифракционную структуру на поверхности стеклянной подложки конечной толщины. Общепринято, однако, рассматривать в качестве ДОЭ только структуру, на которой дифрагирует свет. Если же влияние подложки существенно, то реальный оптический элемент представляется как совокупность бесконечно тонкого ДОЭ и подложки как чисто рефракционного компонента. [c.7]

Необходимость последнего соотношения определяется тем, что при расчете объективов, содержащих ДЛ, аберрационный анализ дает значения коэффициентов асферической деформации, которыми должна обладать ДЛ (см. гл. 4, 5). Выражение (1.21) совместно с (1.15), (1.16) позволяет выяснить возможность записи такой линзы голографическим методом с использованием интерференции чисто сферических волн, что далеко пе всегда осуществимо (см. гл. 7). [c.27]

Все соображения о разграничении хроматических и монохроматических аберраций, а также об описании ДЛ с помощью эйконала записи с асферическими добавочными членами никак не связаны с кривизной линзы и поэтому остаются в силе. Конкретное выражение для волновых аберраций ДЛ на неплоской поверхности получено ниже для частного случая линзы на сфере. [c.29]

В предыдущей главе получены выражения для волновых аберраций основных осесимметричных оптических элементов (вне поля зрения остались преломляющие асферические поверхности и дифракционные линзы на несферических поверхностях [c.37]

На рис. 4.1 показана оптическая схема объектива, состоящего из двух ДЛ. Пусть Sj — 2 отрезки линз (причем Sj, Sj совпадают с передним и задним отрезками объектива s, s соответственно) d—расстояние между линзами Ь зК bf — коэффициенты асферической деформации ДЛ. Таким образом, аберрации третьего порядка зависят от семи параметров (коэффициенты на эти аберрации не влияют). Пять из семи указанных параметров связаны тремя конструктивными соотношениями [c.105]

Наконец, коэффициент асферической деформации эйконала записи второй линзы обеспечивающий компенсацию первой сферической аберрации в пятом порядке, [c.117]

Возвращаясь к двухлинзовому дифракционному объективу, отметим, что характеристики, приведенные в табл. 4.4, можно улучшить оптимизацией по нескольким параметрам, при которой условия компенсации первичных аберраций уже не принимают во внимание. Ясно, что конструктивные условия (4.1) в любом случае необходимо выполнять. Нет также оснований отказываться от компенсации сферической аберрации, поскольку коэффициенты асферической деформации второй линзы все равно не влияют на полевые аберрации. В результате остаются четыре параметра, варьируя которые, можно влиять на аберрации объектива третьего и пятого порядков si, d, Щ , Щ Особенно удобно осуществлять оптимизацию по коэффициентам асферической деформации, так как при этом не меняются отрезки и фокусные расстояния линз. Вместо параметров si, d можно было взять и другие отрезки — в данном случае это безразлично. [c.119]

При переходе к трехлинзовому объективу по сравнению с двухлинзовым добавляется пять новых параметров расстояние между второй и третьей линзами, отрезки третьей ДЛ и коэффициенты ее асферической деформации, а также одно конструктивное соотношение, обеспечивающее сопряжение второй и третьей ДЛ аналогично первому из соотношений (4.1). Поэтому после выполнения условий компенсации аберраций третьего порядка остается еще пять свободных параметров, которые можно использовать для коррекции аберраций пятого порядка. Однако искать решение для трехлинзового объектива в общем виде, не делая никаких предположений о его схеме, как в предыдущем параграфе, нерационально по следующим причинам. Во-первых, условия компенсации аберраций пятого порядка в общем случае приводят к сложным уравнениям, которые вряд ли удастся решить аналитически столь же успешно, как удалось для двухлинзового объектива в третьем порядке малости. Во-вторых, [c.122]

Вводя в него фокусное расстояние дублета, которое согласно выражению (4.9) при 1/Р —О равно f = s djs —s , а также фокусное расстояние второй линзы f2 = — s, —d — s[ и находя коэффициенты асферической деформации линз из условий равенства нулю комы (или астигматизма) и сферической аберрации, получим конструктивные параметры дублета [c.125]

Коэффициент асферической деформации первой линзы как и для короткофокусного дублета, получим из условия [c.135]

Обратимся к аберрациям пятого порядка. В короткофокусном дублете при dк =0, т. е. при с1к = к, в пятом порядке по-прежнему преобладает вторая кома, но появляются также и другие аберрации. Коэффициент асферической деформации пятого порядка первой линзы в этих условиях необходимо выбрать так, чтобы минимизировать влияние всех полевых аберраций пятого порядка, за исключением второй комы, которая компенсируется первичной комой, как показано в п. 4.2, и дисторсии, которая компенсируется у объектива в целом за счет длиннофокусной части. Ясно, что оптимальная величина зависит от соотношения апертурного и полевого углов короткофокусного дублета. Рассмотрим случай, когда полевой угол не превышает апертурный. Тогда оптимальное значение практически совпадает с тем значением, при котором компенсируется первая кома короткофокусной части. Подставляя конструктивные параметры последней, а также соотношения (4.32) в (4.10), [c.135]

Подставляя в уравнение для дисторсии пятого порядка выражения (4.36) и (4.37) и используя введенные обозначения, найдем коэффициент асферической деформации первой линзы длиннофокусной части [c.137]

В результате, если есть решение системы (4.38), соотношения (4.31), (4.33), (4.35) и (4.39) позволяют определить все коэффициенты асферической деформации крайних линз объектива, а соотношения (4.8) и (4.12)—коэффициенты центральной линзы. Остальные конструктивные параметры объектива находят в соответствии со вторым и третьим соотношениями (4.26). [c.137]

Из хода расчета видно, что необязательно устранять астигматизм третьего порядка отдельно в каждой из частей объектива. Вместо этого можно считать коэффициент асферической деформации первой линзы короткофокусной части свободным параметром, а соответствующий коэффициент длиннофокусной части рассчитывать из условия А к = —P Лзд, аналогичного условиям компенсации дисторсии. При таком подходе увеличивается число свободных параметров, которые можно использовать для лучшей компенсации аберраций пятого порядка, однако выкладки существенно усложняются, поэтому теоретически рассмотрен наиболее простой вариант, когда Сз(1)к — О и /4зк = /4зд = 0. [c.140]

Обеспечивая компенсацию всех аберраций третьего порядка, т. 6. приравнивая нулю приведенные выше коэффициенты, получим четыре уравнения. Первое из них, означающее компенсацию сферической аберрации, удовлетворяется независимо от остальных за счет коэффициента асферической деформации силовой линзы бзл. Оставшиеся три образуют систему уравнений с четырьмя неизвестными d, d, иЦ, Последовательно исключая из этой системы коэффициенты асферической деформации за> за> приходим К равенству [c.143]

Ясно, что коэффициент асферической деформации 63 следует выбирать исходя из условия устранения сферической аберрации дублета, и он полностью определяется радиусами г, гг и толщинами d, d . Кроме того, из условия Пецваля (2.42) следует, что одновременно компенсировать астигматизм и кривизну поля в системе с толстой линзой можно только при г = Г2 = г, т. е. когда РЛ представляет собой мениск с равными радиусами. [c.159]

Выражение (7.14) наиболее удобно при расчете оптических систем, поскольку отрезки s, s используют в формулах для полевых аберраций линзы [см. выражения (1.31)], а величины 6,-совпадают с коэффициентами сферической аберрации, которую вносит линза в падающую на нее сферическую волну. Однако эйконал записи можно представить, используя не отрезки ДЛ, а ее фокусное расстояние f и новые коэффициенты асферической деформации Ыр [c.206]

В отношении веса и габаритов оба перечисленных решения довольно близки друг к другу. Световые потери, вызванные отражением от поверхностей, меньше в случае применения асферической поверхности благодаря меньшему числу линз. [c.197]

СТО этих ЛИНЗ можно установить другую (асферическую) линзу с апертурой 0,4, которая применяется в качестве конденсора при работе с объективами малого увеличения (апертура до 0,4). [c.166]

Асферические поверхности линз и зеркал должны определяться координатами точек поверхности или уравнением кривой, использованной для ее построения (рис. 1). [c.213]

Сферическая аберрация (отверстная ошибка) возникает вследствие того, что попавший в линзу или объектив широкий пучок лучей после преломления пересекается не в одной точке, а в нескольких точках, расположенных на главной оптической оси (рис. 16). Это явление вызывается тем, что степень преломления лучей, попадающих на края линзы, больше, чем степень преломления приосевых (параксиальных) лучей, располагающихся ближе к центру. Уменьшая диаметр входного зрачка линзы, т. е. срезая крайние лучи, можно в известной степени уменьшить влияние этого вида аберрации. Величина сферической аберрации зависит от формы линзы (или другой оптической системы), а также от положения ее относительно объекта или плоскости изображения. Путем придания поверхности линзы асферической формы можно уменьшить или совсем устранить сферическую аберрацию. [c.22]

В рассмотренной оптической схеме голографического контроля сферических и асферических поверхностей точечная диафрагма 6 играет важную роль, когда производится контроль неполированных оптических. элементов после различных стадий технологической обработки. Такие элементы, как известно, сильно рассеивают свет за счет щероховатой микроструктуры их поверхности (рис. 40 б). Диафра( ма, установугенная в фокусе этого элемента, будет пропускать те лучи, которые не рассеялись линзой. Волновой фронт нерассеянной составляющей объектной волны не зависит от микрорельефа или шероховатости поверхности линзы, а определяется только ее формой. Поэтому при контроле неполированных изделий используют для сравнения с эталонной волной именно нерассеянную составляющую объектной волны, отфильтровывая другие лучи с помощью диафрагмы. Ясно, что при большом значении шероховатости поверхности рассеяние света будет больше, следовательно, необходимо уменьшать диаметр диафрагмы (на практике используют диафрагмы с/=0,,5- -1 мм). [c.102]

В 1950 г. в Государственном оптическом институте (ГОИ) были разработаны специальные зеркально-линзовые насадки к объективам микроскопа, увеличивающие рабочее расстояние. В качестве примера на рис. 43 приведена оптическая система, состоящая из собственно объектива микроскопа с увеличением 40 и апертурой 0,65 (40x0,65) и микронасадки (компоненты / и //) с рабочим расстоянием 30 мм и увеличением 1, дающей промежуточное изображение О. Первая поверхность линзы I выполнена асферической и тщательно просветлена. Чтобы исключать влияние прямой засветки, на центральную часть линзы нанесен непрозрачный экран. [c.95]

Допустимые погрешности изготовления линз О. значительно больше, чем у объективов, это позволяет использовать в О. асферические, в оси. парабоидальные, поверхности и т. о. сократить число линз. [c.404]

В результате традиционная элементная база оптики — сферические преломляюш,ие и отражающие поверхности — уже не может удовлетворить возросшим и, самое главное, значительно более разнообразным требованиям. Не случайно в последнее время идет усиленный тюиск как в области теории, так и в области технологии изготовления новых, нетрадиционных оптических элементов. Можно выделить три направления этого поиска асферические преломляющие поверхности, линзы с переменным показателем преломления (градиентные линзы) и дифракционные оптические элементы. Ни одно из этих направлений еще не вошло в повседневную практику (асферические поверхности используют, по-видимому, в наибольшей степени) и ни одно из них не способно самостоятельно решить все проблемы, стоящие перед оптическим приборостроением. Требуется совместное развитие и совершенствование всех трех типов нетрадиционных оптических элементов. [c.5]

Предлагаемая читателю книга посвящена группе элементов, значительно менее известных широкому кругу оптиков, чем асферические поверхности,— дифракционным оптическим элементам (ДОЭ), которые преобразуют падающий на них волновой фронт (в частности, формируют изображение) за счет дифракции света на их структуре. Можно выделить три основные вида ДОЭ светоделительные (дифракционные решетки), фокусирующие (дифракционные линзы) и корректирующие (дифрак ционные асферики) элементы. К первому виду относятся, например, спектральные решетки [35] или решетки е порядками одинаковой интенсивности [25, 49], которые не меняют кривизну [c.5]

При изготовлении ДЛ методом фотонабора, как уже отмечалось, нет никаких ограничений на достижимые значения сфериг ческой аберрации. Кроме того, существует еще одна интересная возможность. Положим в выражениях (1.31) или даже в (1.30) s — S, т. е. рассмотрим ДЛ, эйконал записи которой весь состоит только из асферической добавки, что следует из выражения (1.20). Такая линза прежде всего не имеет оптической силц -причем на любой длине волны, и из всех типов аберраций обладает только сферической аберрацией, как это следует, выражений (1.31). ДЛ без оптической силы, которые в Далш [c.36]

Рассмотрим плоскую ДЛ, коэффициенты аберраций которой в ее собственной плоскости на основной длине волны заданы выражениями (1.31). В этом случае аберрационные свойства линзы зависят от четырех параметров отрезков s и s и коэффициентов асферической деформации эйконала записи ДЛ Ьз и 65. Считая, что выходной зрачок линзы находится на расстоянии t от ее плоскости (рис. 2.6), применим к коэффициентам в плоскости ДЛ формулы (2.9) при /г— /г = Ь. Второй возможный путь, дающий те же результаты, но позволяю щий сразу получить коэффи циенты в более удобной фор ме, заключается в следую щем. Выделим из общего вы ражения (1.20) для аберра ций ДЛ в ее плоскости чле ны третьего и пятого поряд ков, не разбивая их на от дельные типы аберраций, и применим к ним формулы (2.5). В любом случае получаем для коэффициентов аберраций ДЛ в плоскости выходного зрачка следующие выражения [c.65]

Влияние подложек в дублете линза — асферика учитывают гак же просто, как и в симметричном двухлинзовом объективе. Если подложки расположены между линзой и асферикой, то промежуток между этими элементами увеличивают с тем, чтобы эффективное расстояние было по-прежнему равно фокусному расстоянию дублета. Возникающие при этом за счет подложек добавочные аберрационные члены в пятом порядке малости (см. п. 2.3) не сказываются на характеристиках объектива. Действительно, если в формулах (2.35) положить l/s = 0 и V V2 = О, оказывается, что единственная поправка вносится в коэффициент второй комы, причем такого знака, что этот коэффициент уменьшается. Подложка между фокальной плоскостью и первой линзой приводит лишь к необходимости изменения с учетом сферической аберрации подложки коэффициентов асферической деформации первой линзы ЬУ. В обоих случаях подложки не влияют на синусную дисторсию дублета. [c.130]

Изложенным требованиям в полной мере удовлетворяет трехлинзовый объектив, в котором только центральная линза имеет оптическую силу, причем апертурная диафрагма помещена в ее плоскости. Оптическая схема объектива приведена на рис. 4.8 [а. с. 1045203 (СССР)]. Световой диаметр и частота структуры центральной линзы зависят не от рабочего поля (полевого угла) объектива, а только от его рэлеевского разрешения, т. е. от апертурного угла. Остальные два элемента системы, световой диаметр которых зависит от рабочего поля, являются линзами без оптической силы, т. е. дифракционными асфериками, у которых даже при большом световом диаметре, как правило, приемлемая частота структуры. Асферики расположены по разные стороны от силовой ДЛ, как показано на рис. 4.8. В рассматриваемом объективе десять конструктивных параметров отрезки силовой линзы S, s расстояния от силовой линзы до асферик d, d коэффициенты асферической деформации всех элементов 5а> Зл 5л За которые связаны всего двумя конструктивными соотношениями, определяющими увеличение и фокусное расстояние объектива [c.142]

Подставляя из первого равенства в третье, а из второго— в четвертое, приходим в обоих случаях к одному и тому же условию d == ss /(s — s ) = f, выполнение которого обеспечивает совместность указанных равенств. С другой стороны, легко убедиться, что третье и четвертое выражения для У 1 тождественны. Следовательно, если расстояния от линзы до асферик равны фокусному расстоянию силовой линзы (и объектива), то компенсируются все аберрации пятого порядка. Вычисляя теперь коэффициенты асферической деформации пятого порядка для всех элементов системы и подставляя условие d = f в уравнения [c.145]

В качестве конкретного примера рассмотрим асферику, входящую в состав дифракционного дублета линза — асферика (см. п. 4.2). Коэффициенты асферической деформации этого элемента в первых двух порядках малости Ьз = 1// , Ps = 1// . Можно показать, что если силовой линзой в дублете будет зонная пластинка Френеля, то и в седьмом порядке коэффициент асферической деформации асферики 67= 1/р. Подставляя приведенные значения bi в формулу (7.21), получим уравнение структуры [c.210]

При компоновке схем объективов возникают ситуации, когда две ДЛ с известными характеристиками помещают в одну плоскость и их нужно заменить одним элементом. В этом случае, исходя из представления ДОЭ как бесконечно тонких структур, характеризуемых амплитудным коэффициентом пропускания (см. п. 1.1), нужно перемножить коэффициенты пропускания линз, а следовательно, просто сложить их эйконалы записи [см. выражение (1.3)]. Нет смысла подробно рассматривать это сложение, отметим -только, что если задний отрезок одной из ДЛ равен переднему отрезку второй (как это было в гл. 4.5), то оставшиеся два отрезка характеризуют составной элемент, а его коэффициенты асферической деформации равны суммам соответствующих коэффициентов ДЛ. [c.210]

Возможно также и голографическое изготовление ДЛ. Правда, по мнению авторов, в настоящее время нет удовлетворительной методики регистрации осесимметричных интерференционных картин, но она может появиться, особенно если голо-графический метод использовать не для получения ДЛ, а для изготовления их фотошаблонов. Необходимо иметь в виду, что не всякая структура соответствует картине интерференции двух сферических волн. Так, нельзя получить голографически геометрическую зонную пластинку даже с точностью до третьего порядка малости. Действительно, согласно выражению (1.21) коэффициент асферической деформации третьего порядка голо-графической линзы [c.213]

Однако применение асферических поверхностей, даже па-раболоидальных, недопустимо для серийного производства. Устранения дисторсии и аберрации в зрачках окуляров следует добиваться другими средствами, аналогичными тем, какие применяются для исправления сферической аберрации, например заменой простой линзы комбинацией из двух или трех линз различных знаков. [c.163]

Очковые линзы изготавливаются в нашей стране ежегодно в огромных количествах. Они должны быть дешевыми, простыми в изготовлении и легкими. Лишь в редких случаях, когда это оказывается неизбежным (сильнейший астигматизм, афакический глаз и т. д.), допускается применение двойных линз или асферических поверхностей. [c.536]

Асферические поверхности применяются для повышения качества изображения, контраста и предела разрешения системы, увеличения угла поля зрения и относительного отверстия (не в ущерб качеству изображения), замены сложной многолинзовой системы более простой системой с меньшим числом линз или зеркал с асферическими поверхностями с целью уменьшения габаритов и веса системы. [c.170]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...