Программы расчетов оптический систе

ПРОГРАММЫ РАСЧЕТОВ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ПРОГРАММИРУЕМОМ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРЕ ПМК [c.415]

Расчет входных координат. В первых программах расчета оптических систем на ЭВМ конструктор вынужден был задавать входные координаты каждого луча либо на поверхности предмета, либо на поверхности зрачка, что требовало от него дополнительных вычислений. В современных программах входные координаты определяются автоматически по следующим данным (ограничиваемся случаем центрированных систем) 5, 8р, у — обобщенный передний отрезок, обобщенное положение зрачка и обобщенная величина предмета и А , Ау, р ., ру обобщенные апертуры и ка- [c.98]

Возможны различные подходы при описании ДОЭ как компонентов оптических систем. Один из них заключается в представлении дифракционного элемента как тонкой рефракционной линзы, показатель преломления и радиусы поверхностей которой стремятся к бесконечности таким образом, что оптическая сила линзы остается постоянной. В работах [64, 65] показано, что хроматические и аберрационные свойства такого элемента в пределе совпадают со свойствами дифракционной линзы. Указанный подход удобен тем, что позволяет без особых затруднений вести расчет оптических систем с ДОЭ на базе стандартных вычислительных программ, созданных для рефракционной оптики. Ясно, однако, что предельный случай, когда показатель преломления и радиусы поверхностей бесконечны, не может быть просчитан с помощью программы вычисления угла преломления, тогда как при любых отступлениях от этих условий свойства модельной рефракционной линзы все-таки отличаются от свойств ДОЭ. [c.7]

Некоторые программы для автоматического расчета оптических систем были составлены таким образом, что вместо весов были введены величины допустимых отклонений той или иной функции от желаемого конструктору значения. Этот допуск играет такую же роль, как вес, но в обратном направлении чем строже должно соблюдаться требование, тем меньше должно быть допустимое отклонение. [c.256]

В программах универсального характера, предназначенных для расчета оптических систем любых типов, используются методы, которые при неавтоматическом выполнении работы не применяются. Это объясняется тем, что действия конструктора, рассчитывающего методом проб сложную оптическую систему, зачастую основываются на личном опыте н интуиции и поэтому не поддаются формализации. Методы, используемые при автоматическом выполнении аналогичной работы, требуют значительно большего объема вычислений. Выигрыш от их применения достигается только благодаря высокой скорости работы электронных машин. [c.380]

Для улучшения сходимости итерационного процесса при использовании метода Ньютона были разработаны и нашли практическое применение несколько модификаций. Рассматриваемая здесь модификация [6—81 была положена в основу одной из программ для автоматического расчета оптических систем в области аберраций третьего порядка. Эта программа, составленная применительно к машине Урал-2 , с успехом эксплуатировалась в течение нескольких лет рядом организаций. Попытки использовать ту же методику для автоматического расчета оптических систем в области точных значений аберраций оказались неудачными из-за медленной сходимости итерационного процесса во многих случаях. [c.399]

Опыт использования программ автоматического расчета оптических систем в области аберраций третьего порядка показал, что в большинстве случаев точность двучленных рядов (VH.33) оказывается достаточной. Если же в качестве функций Ф/ рассматриваются значения аберраций, найденные пут м расчета хода лучей, то точность этнх рядов зачастую неудовлетворительна. Для повышения точности экстраполяции разработан специальный прием, сущность которого будет изложена ннже. [c.404]

На рнс. УП.7 представлена блок-схема программы для автоматического расчета оптических систем в области точных значений аберраций с помощью второй модификации метода Ньютона. [c.422]

Среди перечисленных аберраций отсутствует астигматизм. Опыт использования автоматических программ для расчета оптических систем показал, что коррекция систем по широким наклонным пучкам лучей без учета астигматизма не сказывается отрицательно иа качестве изображения, а в некоторых случаях были получены системы, обладающие хорошим качеством изображения при сравнительно большом астигматизме. [c.428]

Программы для автоматического расчета оптических систем, существующие в настоящее время, не могут дать конструктору -ответ на вопрос, какие причины препятствуют получению системы с заданным качеством изображения. Практика расчета показывает, что в таких случаях некоторые функции (аберрации) оказываются взаимно зависимыми, причем знание этих зависнмостей позволило бы конструктору наметить пути дальнейшей работы. Зависимости между функциями, как было показано выше, могут быть либо локальными, т, е. присущими какой-то области значений параметров, либо абсолютными, определяемыми типом системы. [c.467]

В программах специализированных методов, предназначенных для расчета оптических систем определенного типа, используются формулы и методы, применяемые и при неавтоматизированных расчетах, например формулы теории аберраций третьего [c.386]

Сейчас проектирование оптических систем немыслимо без применения ЭВМ. На всех предприятиях, в научно-исследовательских институтах, учебных заведениях используются пакеты прикладных программ, обеспечивающие решение основных задач расчета оптических систем на ЭВМ самых различных классов. Во многих организациях ведутся исследования и разработки математического и программного обеспечения автоматизированного проектирования оптических систем. [c.3]

Автоматизированное проектирование оптических систем, как было показано в гл. 1, состоит из многократно повторяемых операций синтеза, анализа и оптимизации. Однако, когда говорят об автоматическом расчете оптических систем, часто имеют в виду только программы синтеза и оптимизации. [c.196]

Синтез является эвристической операцией. Его алгоритмы разработаны лишь для простейших типов оптических систем и сугубо объектно-ориентированы, т. е. специфичны для каждого синтезируемого типа, поэтому программы синтеза в литературе по оптике, например в работах [19, 301, часто называют специализированными программами автоматического расчета оптических систем. В процессе синтеза редко удается получить окончательную конструкцию. Синтезированные системы удовлетворяют только небольшому количеству основных требований, поэтому почти всегда необходима последующая оптимизация. [c.196]

Несмотря на то что при переходе от плоскостей к сферам формулы преобразования угловых аберраций пятого порядка существенно усложняются [ср. формулы (2.5) и (2.8)], в развернутых соотношениях для канонических коэффициентов волновой аберрации (2.9) это усложнение не столь заметно. Помимо чисто аналитического расчета (см. гл. 4) формулы (2.9) можно использовать в качестве основы для программы расчета на ЭВМ таких характеристик оптической системы, как волновая аберрация, оптическая передаточная функция и др., без прослеживания хода лучей через систему, а следовательно, с минимальными затратами машинного времени. Такой метод расчета оправдан, если аберрации седьмого порядка в данной оптической системе незначительны по сравнению с аберрациями третьего и пятого порядков, что бывает не всегда. [c.49]

В программах, которые предназначены для расчета определенных типов оптических систем и которые могут быть названы специализированными, используются те же формулы и методы, которые применяются при неавтоматическом выполнении работы. [c.380]

Существующие программы автоматизированной коррекции оптических систем предусматривают активное и творческое участие оптика-конструктора в расчете, ибо конструктор решает такие важные вопросы, как выбор исходной схемы принципиальные изменения в конструкции, выбор корригируемых функций и коррекционных параметров. [c.386]

Эти программы обеспечивают более высокую (по сравнению с универсальными программами) степень автоматизации расчета, так как для оптических систем определенного типа существует точная аналитическая связь между конструктивными параметрами и аберрациями. Но получаемое единственное решение оказывается точным лишь в третьих порядках аберраций, и оптическая система, в большинстве практических случаев требует тонкой доводки методом проб. [c.387]

В настоящее время достигнуты значительные успехи в области автоматической коррекции аберраций благодаря применению так называемых универсальных программ, составленных для ЭВМ и основанных на различных итерационных методах [30, 31, 58, 66, 73]. Применение этих программ дает наибольший эффект, т., е. ускоряет процесс расчета, в тех случаях, когда исходная система близка по своим оптическим характеристикам к рассчитываемой и обладает достаточным количеством коррекционных параметров. Эти программы, несмотря на огромное быстродействие современных ЭВМ, сравнительно мало ускоряют процесс расчета в случаях, когда характеристики рассчитываемой системы значительно отличаются от исходной, а также при расчете новых оптических систем. И хотя успехи, достигнутые в этой области, значительны, расчет объективов микроскопа остается весьма трудоемким процессом. [c.96]

Сегодняшнее состояние автоматизации проектирования характеризуется переходом от отдельных программ и пакетов программ, обеспечивающих некоторые трудоемкие расчеты, к системам автоматизированного проектирования (САПР), дающим возможность осуществлять проектирование оптических систем на новом более высоком качественном уровне. [c.3]

Программное обеспечение автоматизации проектирования в оптике. Из сказанного выше в гл. 1 нетрудно придти к заключению, что программное обеспечение автоматизированной системы проектирования оптических систем должно состоять из двух основных частей — системной и проблемной. Системная часть включает в себя диспетчер, организующий взаимодействие САПР с пользователями и выполнение их заказов в пакетном или диалоговом режимах путем вызова соответствующих проблемных программ, и банк данных, через который производится обмен информацией между пользователями и системой, а также между отдельными проблемными программами. Проблемная часть программного обеспечения состоит из библиотеки унифицированным образом организованных программ, выполняющих отдельные операции проектирования, рассмотренные выше, так называемых функции опальных блоков. Сюда входят, например, блоки трансляции с входного языка, блоки синтеза, анализа, оптимизации, отображения результатов и др. В свою очередь, функциональные блоки состоят из отдельных подпрограмм, решающих элементарные задачи как общематематического характера, т. е. проблемно-независимые (например, задачи линейной алгебры, численного интегрирования, оптимизации и другие), так и оптического характера — объектно-ориентированные (например, расчет луча через одну поверх- [c.15]

Аналитическое дифференцирование — внутренняя проба производных. Как мы видели, основным недостатком метода численного дифференцирования является его высокая трудоемкость, выражающаяся в затрате п или 2п проб. Количество параметров в задачах оптимизации может достигать 100, а в задачах расчета допусков и того больше, поэтому вычисление производных становится одной из самых трудоемких операций при проектировании оптических систем. В силу этих причин разработчики программ ищут пути сокращения количества вычислений при нахождении производных. Одним из таких путей является аналитическое дифференцирование выражений, связывающих характеристики с параметрами. [c.136]

Синтез простейших типов оптических систем. Одним из наиболее простых и в то же время распространенных является двухлинзовый склеенный объектив дублет), обладающий хорошими коррекционными возможностями и удовлетворительным качеством изображения при размерах углового поля в пространстве предметов до 15° и относительных отверстиях до 1 4. До применения ЭВМ расчет склеенного дублета выполнялся по методике Г. Г. Слюсарева [30] с помощью специальных таблиц и номограмм. Автоматизация синтеза дублета позволила значительно расширить диапазон характеристик и получить более совершенные конструкции. Рассмотрим некоторые варианты программ синтеза дублетов. [c.248]

В физическом эксперименте скачки на фотографиях можно фиксировать более четко, применяя специальные оптические устройства типа шлирен-систем, воспринимающие градиенты плотности др/дт в некотором направлении т, т. е. Ур ), или пользуясь теневыми методами, воспринимающими У р. Численные аналоги этих методов, т. е. построение изолиний Ур или У р, не приводят к успеху, поскольку при вычислениях эти производные искажаются. Уилкинс [1969] предложил простой способ графического построения скачков, изображенных на рис. 7.9. Его расчеты замедления осесимметричного тела выполнялись при помощи введения комбинированной квадратичной и линейной искусственной вязкости (см. разд. 5.4). В программе отыскивалось положение локального максимума искусственной вязкости и в этом месте на графике ставился кружок. Этот прием [c.505]

Н. В. Цено при разработке широко известной автоматизированной программы расчета оптических систем. [c.388]

КИПРОС — КОМПЛЕКС ИНЖЕНЕРНЫХ ПРОГРАММ РАСЧЕТА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА МИКРОКОМПЬЮТЕРЕ ЭЛЕКТРОНИКА МК-85 [c.434]

Программы расчетов оптическии систем 415—428, 434 9 Продольное увеличение 34 Проекционная система 9, 286—296 [c.445]

Использование ЭВМ. Представление в матричной форме преобразований, которые претерпевает луч в оптической системе, делает очень удобным использование ЭВМ для анализа оптических систем, поскольку программы вычислений с матрицами являются стандартными. В свяад с этим в настоящее время проектирование и расчет оптических систем производят [c.132]

Изложенный метод был реализован в одной из программ, предназначенных для автоматического расчета оптических систем в области аберраций третьего порядка. Программа была составлена В. А. Ефимовым под руководством Н. Н. Губеля. В таких программах в качестве функций Ф,- рассматриваются коэффициенты аберраций третьего порядка Si, Su, S u, S v, Sv, Sf , Sif и такие параксиальные характеристики системы, как — расстояние изображения от последней поверхности — ч х — расстояние выходного зрачка от последней поверхности. Программы такого рода находят в настоящее время широкое применение, что объясняется двумя причинами. Во-первых, расчет коэффициентов аберраций третьего порядка занимает примерно в три раза меньше времени, чем расчет минимально необходимого количества лучей, с помощью которых могут быть установлены примерные зиачеиия аберраций третьего порядка. Это, с одной стороны, позволяет использовать для расчета машины, обладающие невысокими скоростями работы, а с другой стороны, дает возможность в сравнительно короткие сроки и с малыми затратами машинного времени произвести исследования большого количества различных вариантов системы в области аберраций третьего порядка. [c.395]

В настоящее время любая из известных программ для автоматического расчета оптических систем основывается на одном оп-ределениоы математическом методе, например метсде Ньютона, градиенгиом методе и т. п. Может оказаться перспективным сочетание нескольких методов в одной программе. Прн этом в случае неудачи использования одного метода можно предусмотреть автоматический переход к другому методу расчета. [c.469]

Большой вклад в автоматизацию проектирования оптических систем внесли советские оптики. Первые в СССР программы автоматического расчета оптических систем на ЭВМ Урал были разработаны А. П. Грамматиным в конце 50-х годов в Государственном оптическом институте им. С. И. Вавилова. [c.3]

Оптические периодические системы — с точки зрения расчета — принадлежат к особой группе систем, отличающихся от обычных числом поверхностей (сотни, тысячи). Вычисление их основных параксиальных элементов ( кусное расстояние, положение главных плоскостей) путем расчета хода лучей через всю систему ввиду большого числа поверхностей представляет задачу, посильную только для ЭВМ, при условии разработки специальных программ. Обычные программы расчета хода лучей через центрированные оптические системы предусматривают ограниченное число поверхностей, обычно не превышающее нескольких десятков. При таких обстоятельствах даже определение положения изображения заданного источника и аберрационных свойств системы превращается в сложную задачу. Однако цикличность процесса вычисления, вызванная повторением оптической схемы через каждые два отражения с одной стороны, и малость отношения воздушного расстояния d к радиусу кривизны зеркал г приводят к тому, что существуют простые и в то же время достаточно точные формулы, позволяющие определить координаты пересечения параксиального луча с поверхностями зеркал и другие важные характеристики. [c.547]

Первый из указанных пакетов предназначен для ввода данных в программы пользователя с помощью графического дисплея устройства преобразования графической информации (УПГИ) графической интерпретации результатов расчета представления средств диалогового режима при прохождении задач. Пакет ориентирован на программиста-пользователя, составляющего программы расчета механических и оптических систем в интерактивном режиме. [c.80]

Наиболее трудоемкие и утомительные вычисления конструктору приходится выполнять при предварительном расчете последующей части объектива, т. е. при решении систем уравнений (IV.35) и (IV.36). С целью облегчения расчета и повышения производительности труда была составлена программа для расчета в области аберраций 3-го порядка оптической системы последующей части, состоящей из двух тонких компонентов, расположенных на конечном расстоянии друг от друга. Алгоритмом программы являются выражения (IV.35)—(IV.37). Программа была составлена для ЭВМ Урал-2 , а позднее для БЭСМ-4. [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...