Комбинированные аберрации

Рассмотренными пятью аберрациями исчерпывается перечень аберраций третьего порядка для монохроматического пучка лучей. Комбинированные аберрации. Аберрации третьего порядка в чистом виде почти никогда не встречаются, за исключением сферической аберрации для точки на оси системы. Обычно имеется комбинация всех пяти аберраций кроме того, к инм добавляются члены аберраций более высоких степеней разложения, о которых подробно будет сказано ниже, В общем случае, когда ни один из коэффициентов А,, В,,, , , , О, не равен нулю, распределение энергии в пятне рассеяния зависит от четырех величин и систематическое изучение всевозможных комбинаций коэффициентов содержит непреодолимые трудности. [c.75]

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]

Таким образом, в настоящей главе создан аппарат расчета аберраций оптических систем, включающих дифракционные и рефракционные линзы. Этот аппарат служит эффективным средством разработки чисто дифракционных и комбинированных объективов, что показано в гл. 4—5. [c.80]

Общие принципы построения комбинированных объективов были сформулированы несколько лет назад [18]. Более того, первые работы в нашей стране, посвященные компенсации аберраций с помощью ДОЭ, относились именно к комбинированным системам [19, 23]. Тем не менее по сравнению с дифракционными объективами в этой области достигнуты весьма скромные результаты причина состоит прежде всего в большей сложности аберрационного анализа комбинированных систем. Кроме того, как уже отмечалось в гл. 1, аберрационное разложение сферической преломляющей поверхности сходится значительно хуже, чем соответствующее разложение ДЛ, поэтому при наличии в системе рефракционных элементов увеличивается влияние аберраций высших порядков, а это, в свою очередь, повышает роль оптимизации и особенно выбора исходной схемы [39]. [c.157]

Одновременное равенство нулю всех полевых аберраций, и, более того, одновременное равенство нулю комы и астигматизма дублета При р ==—10 оказалось невозможным. Расчеты показали, что совместная компенсация комы и астигматизма в комбинированном дублете, включающем мениск с равными радиусами, невозможна при любом увеличении.Дисторсия вместе с комой устраняется в довольно широком диапазоне изменения г и d, что соответствует изменению фокусного расстояния ДЛ в пределах / /2 3/, однако этот результат как раз сильно зависит от увеличения дублета. Достаточно отметить, что при ji = = —0,1 компенсация комы вообще невозможна. Полученные негативные результаты относятся к вполне определенной схеме компоновки комбинированного объектива как системы, состоящей из рефракционного и дифракционного компонентов. Это означает, что ДЛ не может находиться между поверхностями РЛ, хотя в принципе такая компоновка возможна (см. п. 5.2). [c.161]

Лучшей компенсации монохроматических аберраций в комбинированном триплете удается достичь, если придать ДЛ оптическую силу. В этом случае условие компенсации астигматизма в дублете, формирующем изображение в бесконечности, найдем из общего уравнения (5.7). Если в нем помимо отношения di/r задать также отношение Si/r, не ставя никаких условий относительно фокусного расстояния или габаритного размера системы, то уравнение (5.7) продолжает оставаться квад- [c.168]

Все рассмотренные схемы комбинированных объективов созданы на основе толстой РЛ как единого компонента. Однако в гл. 2 отмечено, что отдельные аберрации РЛ компенсируются, как правило, в тех случаях, когда они скомпенсированы Алц [c.170]

Требуется иметь результаты расчета не менее двух пучков лучей, содержащих ие менее пяти лучей по отверстию каждый, для определения членов высших порядков сферической аберрации, комы и астигматизма комбинированных степеней, в том числе аберраций пятого порядка. [c.591]

Аберрации отклонения можно рассматривать аналогично аберрациям осесимметричных линз (см. гл. 5). Однако вследствие более сложных условий симметрии выражения для этих коэффициентов аберрации более громоздкие, а также необходимо большее число коэффициентов. В литературе дана исчерпывающая информация о различных подходах к вычислению аберраций отклонения магнитных [372, 373], электростатических [374] и комбинированных [16, 51Ь] дефлекторов. Были опубликованы выражения для аберраций при наложении магнитных осесимметричных и отклоняющих полей [375], последние распространены на релятивистский случай комбинированных электростатических и магнитных фокусирующих и отклоняющих систем [376]. [c.587]

В этой короткой главе было дано введение в системы отклонения пучка. Вначале было рассмотрено сканирующее отклонение. Были выведены выражения как для электростатических, так и для магнитных отклоняющих полей. Было показано, что стигматическая фокусировка поддерживается при малых отклонениях. Была выведена теория аберраций для комбинированных электростатических и магнитных мультипольных линз и дефлекторов. Заключают главу краткий обзор электростатических и магнитных призм и предложение исследовать необычные виды симметрий. [c.598]

Положительная линза вносит отрицательную сферическую аберрации, а отрицательная линза — положительную. Кроме того, аберрация зависит и от формы линзы. Комбинированием линз различной оптической силы и формы устраняют сферическую аберрацию. Однако на практике удается ее устранить обычно для какой-нибудь [c.138]

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]

На второй стадии комбинированного метода расчета определяют точные значения аберраций (Дз, Ау, Ах ) и высшие порядки как разности [c.342]

При расчете фронтальной части, через которую проходят пучки лучей со значительной числовой апертурой, целесообразно использовать свойства апланатических точек поверхностей. Благодаря этому апертура пучков лучей для последующей части существенно снижается, причем фронтальная часть не вносит значительных аберраций. Последующая часть, так как числовая апертура для нее сравнительно невелика, в первом приближении может быть рассчитана комбинированным способом, с широким применением теории аберраций 3-го порядка, которая позволяет определить необходимое число компонентов и выбрать их тип для удовлетворительной коррекции аберраций всего объектива. [c.66]

При разработке новых систем с повышенными оптическими характеристиками наиболее эффективны комбинированные методы расчета, основанные на всестороннем применении теории аберрации в сочетании с огромными возможностями использования ЭВМ. [c.96]

Для уменьшения разл. аберраций в очках применяются только специально рассчитанные менисковые линзы. Стёкла О. должны быть правильно расположены перед глазами на определ. расстоянии от роговицы и на расстоянии друг от друга, соответствующем расстоянию между зрачками. Очки т. н. спец. назначения применяются при тяжёлых комбинированных нарушениях зрения призматические О.— для исправления косоглазия, телескопические (устроенные как небольшой бинокль) — при резком снижении остроты зрения. Разновидностью О-можно считать контактные линзы. [c.516]

Значительно меньщая кривизна поля у дублета, силовой элемент которого ДЛ. РЛ в такой системе представляет собой слабый отрицательный мениск [21], а расстояние d между задней главной плоскостью мениска и ДЛ по выражениям (5.1) соизмеримо с фокусным расстоянием дублета или даже больще него. При этих условиях у коэффициентов Fz и D3 одинаковые знаки, причем / з < С >з . Следовательно, дисторсия устраняется только при расположении выходного зрачка вблизи плоскости изображения f s ). Световые диаметры линз в этом случае сильно возрастают, что приводит к увеличению углов падения и преломления лучей на поверхностях мениска (вплоть до полного внутреннего отражения) и к росту аберраций высших порядков. Таким образом, в комбинированном дублете ди-сторсия практически неустранима. [c.162]

Расчеты методом прослеживания хода лучей показывают, что ориентация мениска вогнутой поверхностью к асферике, когда допускается большая толщина РЛ, предпочтительнее и позволяет получить большие рабочие поля. Схема триплета с такой ориентацией менисков напоминает схему известного симметричного объектива Гипергон [39] с той лишь разницей, что в последнем используют сравнительно тонкие мениски, иногда с разными радиусами поверхностей (кривизна поля в этом случае не скомпенсирована). Кроме того, Гипергон никогда не предназначали и не использовали в режиме симметричного хода лучей, т. е. с увеличением р = —1. Тем не менее полученный комбинированный триплет по сути повторяет известную чисто рефракционную схему, а дифракционная асферика в плоскости апертурной диафрагмы выполняет лишь роль компенсатора сферической аберрации, как это было предложено в работе [66]. [c.168]

В целом можно сказать, что комбинированный симметричный объектив с дифракционной асферикой довольно ограничен по своим возможностям. Силовым элементом в нем будет мениск с равными радиусами, который при небольшой толщине ввиду значительной кривизны поверхностен (требуемой для получения заданной оптической силы) не способен обеспечить значительного апертурного угла, т. е. высокого разрешения. При аномальном увеличении толщины мениска (di > г), добиваются высокого разрешения на оси системы, однако в этом случае входной зрачок объектива расположен вблизи предметной плоскости, в результате чего при отходе от оси резко возрастает угол между главным лучом и нормалью к поверхности мениска. Это приводит к росту аберраций высших порядков и уменьшению рабочего поля. Так, при габаритном размере системы L = 810 мм, что совпадает с габаритным размером симметричного двухлинзового дифракционного объектива при фокусном расстоянии каждой ДЛ f = 270 мм, и разрешении б = = 3 мкм на длине волны = 441,6 нм удается получить рабочее поле диаметром всего лишь 16 мм (ср. с данными табл. 4.6). Если не предъявлять высоких требований к разрешению и рабочему полю, комбинированный, триплет с дифракционной асферикой не лишен положительных качеств его светопропускание может быть обеспечено на уровне обычного рефракционного объектива, а хроматизм позволяет использовать излучение газоразрядных приборов, например типа ртутной лампы высокого давления (см. гл. 6). [c.168]

Объектив (рис. 5.8) — определенное достижение в области комбинированных систем, однако следует признать, что достоинства компенсированных поверхностей в его схеме, по существу, не реализованы. Апертурная диафрагма в рассмотренном объективе расположена так, что входные и выходные зрачки обеих компенсированных поверхностей лежат в плоскости, проходящей через их общий центр. Следовательно, обе поверхности будут изопланатическими, а асферика выполняет ограниченную роль компенсатора сферической аберрации при ее удалении из схемы рис. 5 8 других аберраций не возникает. Главное же достоинство компенсированных поверхностей состоит как раз в произвольности расположения их выходного зрачка, что использовано, скажем, в схеме Гипергона с двумя асфериками. [c.180]

В гл. 1 отмечалось, что хроматические аберрации в отличие от монохроматических начинаются с первого порядка малости, т. е. возникают уже в гауссовой области изменение длины волны приводит прежде всего к смещению изображения вдоль оптической оси (хроматизм положения) и изменению его масштаба (хроматизм увеличения). В третьем порядке малости основную роль играет сферохроматическая аберрация, т. е. добавочная сферическая аберрация, возникающая при изменении длины волны. Поскольку во всех рассмотренных в гл. 4, 5 объективах хроматические аберрации не скомпенсированы, то для оценки допустимой ширины спектра достаточно учета первого порядка. Даже в комбинированных системах, содержащих помимо преломляющих поверхностей только дифракционные ас-ферики, которые не дают вклада в хроматизм первого порядка, ограничения ширины спектра за счет хроматизма положения, обусловленного дисперсией стекла, как правило, превалируют над ограничениями за счет сферохроматизма. [c.181]

С другой стороны, комбинированные системы, содержащие ДЛ с небольшой оптической силой, могут быть ахроматизированы. В работе [41] отмечено, что существуют благоприятные возможности для компенсации хроматических аберраций в комбинированных объективах, так как зависимости от длины волны фокусных расстояний ДЛ и преломляющей поверхности с такой же оптической силой имеют разные знаки (см. п. 1.3). Тем не менее эта область практически не разработана на момент написания книги авторам известна только одна публикация [29], посвященная указанной теме. [c.181]

Если хроматизм первого порядка в комбинированной системе устранен, то следующий шаг связан с компенсацией сферохроматической аберрации. Здесь, однако, возможны определенные затруднения. С одной стороны, для компенсации сферохрома-тизма необходимо, чтобы производная сферической аберрации системы по длине волны равнялась нулю. Считая, что общая, аберрация складывается из аберраций рефракционной и дифракционной частей объектива, приходим к условию [c.186]

Для этой же цели пригодны и моделируюш,ие машины. В Оптическом институте в Париже сконструирована инте-грируюш,ая машина, предназначенная для расчета дифракции при наличии различных аберраций, изолированных или комбинированных (А. Mare hal, 1947). В этом случае величину Д удобно разложить на классические составляю-ш,ие если t и ц> — приведенные полярные координаты на зрачке, то можно написать [c.182]

Цветовое размытие радужной голограммы типа Бентона анализировалось в работах [13—15], а разрешение изображения и цветовое размытие одноступенчатого голографического процесса исследовались в [16]. Вопросы голографического разрешения, аберрации, увеличения радужных голографических изображений, а также требования к ширине полосы пропускания для всех типов радужных голограмм рассматривались в [17]. Для оценки вышеперечисленных свойств радужных голограмм обратимся к комбинированной диаграмме на рис. 2.14. Эта диаграмма может изображать запись двухступенчатой радужной голограммы, если ввести следующие обозначения Н и Яг — соответственно первичная и вторичная голограммы объекта, Л — апертурная щель, 0 и Oj — изображения точек объекта, /[ и /г — соответствующие радужные изображения точек объекта, R—точечный источник опорной волны, С — точечный источник восстанавливающей волны. Если Oi, О2 и Л представляют собой соответственно изображения точек объекта и щели, [c.55]

В этой главе дан обзор наиболее важных свойств мультипольных линз. Поля мультипольных линз уже рассматривались в гл. 3. Здесь анализируются поля стандартных квадрупольных конфигураций, поскольку на их основе проводится соответствующее рассмотрение квадруполей, октуполей и додекаполей. Далее были выведены уравнения параксиальных лучей (10.7) и (10.8) и проведено обсуждение формирования изображения квадрупольными линзами. Обычно квадруполи формируют линейное изображение точечного объекта, но квадрупольные системы способны к формированию стигматического изображения. Применение матриц преобразований делает возможным краткое обсуждение квадрупольных дуплетов, триплетов и мультиплетов, включая понятие эмиттанса пучка. Наконец, были рассмотрены аберрации мультипольных линз. Геометрические аберрации осесимметричных квадрупольных линз могут быть компенсированы мультипольными элементами. Так как комбинированные квадрупольные линзы могут быть сделаны ахроматическими, можно построить безаберрационные оптические колонны, состоящие только из мультипольных элементов. [c.579]

В основе техники изготовления оптических инструментов лежат детально разработанные методы компенсации аберраций путем комбинирования сферических линз различной кривизны, различного показателя преломления и различноц дисперсии. Представим себе комбинацию линз (объектив), обладающую тем свойством, что каждой точке S определенной части пространства соответствует сопряженная ей точка Р, для которой происходит, если точечный источник помещен в S, полная компенсация разностей фаз вторичных волн. Такую комбинацию линз мы будем называть идеальным объективом. Оптическая промышленность умеет изготовлять объективы, очень близкие к идеальным. Но даже в идеальном объективе изображение точечного источника не может быть точечным изображение точки S—не сама точка Р, а маленькая область, содержащая точку Р. [c.378]

Следующий метод расчета — комбинированный — является рлциональным сочетанием алгебраического метода и метода проб, г.иачале используют алгебраический метод. Затем, когда наступает такое состояние коррекции системы, при котором аберрации 1 1-0 порядка исправлены удовлетворительно, но в системе присут- [c.65]

I 1пуют остаточные аберрации высшего порядка, применяют метод проб. По-видимому, комбинированный метод наиболее эффекти-II H при расчете объективов средней сложности, то есть с умеренными числовыми апертурами и увеличениями. Нои при использо-пании этого метода выбор исходной оптической схемы также яв-.аяется весьма ответственным моментом в процессе расчета. [c.65]

Стил [124] исследовал возможности комбинирования двух концентрических систем, каждая из которых состоит из двух зеркал. Для этих систем легко установить некоторые общие условия в области аберраций 3-го порядка. Так, например [c.146]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...