Хроматические аберрации оптических систем

Хотя вклад Фуко в развитие практической оптики велик, все же его методы оптических измерений не были безупречны. В 1880 г. Г. Фогель ввел важное усовершенствование измерительного прибора для оценки хроматической аберрации оптических систем. На оси испытуемой оптической системы он предложил установить спектроскоп таким образом, чтобы изображение звезды получалось прямо на щели. Если хроматическая аберрация отсутствовала, то ширина светящегося диска на щели для всех длин волн была одинакова. [c.371]

ХРОМАТИЧЕСКИЕ АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ [c.162]

При наличии не менее двух стекол в оптической системе всегда можно подбором фокусных расстояний отдельных линз системы свести в пространстве изображений в одну точку на оси два луча различных длин волн, например С и / но при этом лучи других длин волн ие пересекают ось в той же точке. Поэтому изображение, даваемое оптической системой с хорошим хроматическим исправлением для двух лучей, все-таки оказывается окрашенным. Эта остаточная хроматическая аберрация оптической системы оказывает иногда весьма заметное влияние на качество изображения, особенно в системах с большими фокусными расстояниями (астрономические объективы, коллиматоры для испытания оптических систем, перископы для подводных лодок и т. д.). [c.184]

Неплоские 3. о. обладают всеми присущими оптич. системам аберрациями, кроме хроматических (см. Аберрации оптических систем). Плоское 3.0,— единственная оптич. сис- [c.200]

П п. как оптич. элемент обладает аберрациями (см. Аберрации оптических систем), в частности сферической аберрацией (к-рая при больших углах г даёт дополнит, смещение б ), хроматической аберрацией и астигматизмом [c.549]

Следующая основная погрешность оптических систем — хроматическая аберрация, природа которой непосредственно связана с зависимостью показателя преломления оптических материалов (стекло, кварц) от длины волны, т. е. с дисперсией вещества. Вследствие дисперсии фокусное расстояние зависит от длины волны, что и приводит к невозможности получить точечный фокус для немонохроматического излучения. [c.331]

Сформулируйте физический принцип возникновения основных ошибок оптических систем (астигматизм, сферическая и хроматическая аберрации). Как можно с ними бороться [c.459]

Привлечение данных физической оптики к объяснению некоторых вопросов теории оптических систем было вызвано практической необходимостью и в первую очередь стремлением оптиков увеличить разрешающую способность микроскопов. Главное препятствие для дальнейшего совершенствования микроскопов оптики XIX в. видели в чисто технических трудностях, а именно в устранении сферической и хроматической аберраций. Вероятно, считалось, что увеличение микроскопа можно повышать беспредельно. [c.368]

Фогель предложил также и более простой, но менее точный способ контроля величины хроматической аберрации, получивший название метода окулярного спектроскопа. Эти методы Фогеля были первыми количественными методами оценки величины хроматизма оптических систем. [c.371]

Этот прием применения весов пригоден и для решения систем уравнений, выражающих требования, предъявляемые к оптическим системам. Требования отличаются друг от друга весом. Например, при расчете фотографического объектива условию исправления сферической аберрации на оси для основной длины волны следует придать больший вес, чем исправлению хроматической аберрации положения, так как фотослой более чувствителен к лучам основной длины волны, чем к остальным. [c.256]

Эта глава посвящена различным подходам к одной из наиболее престижных целей электронной и ионной оптики синтезу оптических систем с заранее заданными свойствами первого порядка и минимальными аберрациями. Мы начали с обсуждения возможности существования безаберрационной оптики. После короткого обсуждения первых попыток синтеза было представлено вариационное исчисление, как математически удовлетворительный, но скорее громоздкий подход к оптимизации линз. Теоретические нижние пределы коэффициентов сферической и хроматической аберраций даны в виде уравнений (9.13) и [c.555]

Ахроматические объективы — наиболее простые системы, у которых исправлена сферическая аберрация, кома и хроматическая аберрация положения для двух длин волн. У них заметен небольшой остаточный хроматизм положения, из-за чего контуры объектов имеют цветную кайму. Выполнение перечисленных условий заставляет усложнять оптическую систему объектива по мере увеличения апертуры (рис. 18). Объективы с апертурой до 0,1 состоят из одной ахроматической линзы. Для объективов с апертурой до 0,2 применяют систему из двух склеенных компонент. Это позволяет избавиться от крутых поверхностей. При переходе к апертурам до 0,65 двух компонент оказывается недостаточно и впереди добавляют обычно одну фронтальную линзу. Аберрации этой линзы компенсируются последующей частью си- [c.32]

Ландшафтная линза (хроматическая линза, ахромат) представляет собой оптическую систему, состоящую из двух изготовленных из различных сортов стекла склеенных линз с разными радиусами кривизны. Она обеспечивает уменьшение остаточных аберраций (особенно хроматической). [c.25]

Хроматическая аберрация. Если пучок немонохроматического света падает на преломляющую поверхность, то он расщепляется на несколько лучей, каждый из которых имеет определенную длину волны. Поэтому, пересекая оптическую систему, лучи света с различными длинами волн будут [c.172]

Подробное рассмотрение ахроматизации дается в руководствах по расчету оптических систем. Здесь мы можем остановиться только на простейших принципиальных вопросах и притом только в параксиальном приближении. В высших приближениях также возникает хроматическая аберрация, устранение которой требует выполнения особых условий. Но мы не будем их рассматривать. [c.108]

Глазу присущи все аберрации обычных оптических систем и геометрические, и хроматические, и дифракционные. Однако геометрические и хроматические аберрации очень мало заметны, так как глаз использует особые средства снижения их вредного действия. Теперь выяснено, что колбочки имеют форму волноводов. Устройство каждого волновода таково, что лучи, проходящие через периферийную зону зрачка, воздействуют на колбочку слабее центральных лучей. В глазу используются асферические преломляющие поверхности, а хрусталик представляет собой линзу, показатель преломления которой непрерывно возрастает к центру. Это приводит к концентрации света преимущественно вблизи центров кружков рассеяния. Поэтому при не очень ярком освещении края кружков рассеяния мало интенсивны. При ярком же освещении зрачок глаза сильно сужен, а от этого кружок рассеяния уменьшается еще сильней. Все это ослабляет сферическую аберрацию и кому. Астигматизм косых пучков и дисторсия почти незаметны, так как при подвижности глаза изображение каждой точки бессознательно приводится в наиболее выгодное место сетчатки — центральную ямку. Искривление поверхности,.изображения компенсируется сферической формой сетчатки. Хроматическая аберрация почти незаметна, ввиду чувствительности сетчатки только к сравнительно узкой части спектра. [c.139]

Рассмотрим некоторую плоскость установки МоЛ/д для цвета О, пе совпадающую с плоскостями изображений для цветов С и (рис. 11.39). Пусть цветные лучи С, О, Р, исходящие нз одной и той же точки-объекта, проходят через одну и ту же точку входного зрачка (чаще всего для оценки хроматической аберрации берут луч с координатами т, = О и Л11 =0). После прохождения через систему лучи пересекают оптическую ось в точках Рс, Ро> Р р и плоскость изображения лучей О — — в точках С, [c.179]

При расчете оптических систем одной из наиболее ответственных задач является выбор тех аберраций, которые подлежат исправлению. Казалось бы, естественно стремиться устранить все пять аберраций третьего порядка монохроматического луча н две главные хроматические аберрации, т. е. составить семь выражений аберраций и приравнять их нулю на самом деле такой способ решения задачи во многих случаях не может быть применен. Некоторые аберрации третьего порядка не поддаются исправлению простыми средствами, т. е. с малым количеством лииз и с нормальными сортами оптических стекол. Применения более сложных систем обычно избегают, так как это усложняет и значительно удорожает изготовление прибора и часто приводит к некоторым ухудшениям, как, например, к большей чувствительности прибора к внешним воздействиям и толчкам, легко расстраивающим сборку многочисленных деталей с другой стороны, применение особых сортов стекла, необходимых для устранения аберраций, но мало устойчивых, приводит к порче линз, к уменьшению прозрачности и т. д. [c.340]

Влияние на аберрации призмы как компонента оптических систем. Как правило, призмы действуют благоприятно на все аберрации оптических систем благодари тому, что им свойственны аберрации противоположного знака по сравнению с аберрациями объективов, после которых оии обычно стоят. Призмы обладают положительными продольными сферическими н хроматическими аберрациями, положительным астигматизмом, в то время как у простых положительных линз они отрицательные. Сумма Пец-валя Siv у призм равна нулю дисторсия их имеет бочкообразный характер н компенсирует до некоторой степени подушкообразную днсторсию всех существующих типов окуляров хроматическая разность уваднчения призмы такова, что она исправляет одноименную аберрацию у окуляров. Благоприятное влияние призмы тем больше, чем больше отношение [c.181]

Эти примеры преобразования пучков света иллюстрируют скорее исключения, чем общее правило обычно при отражении или преломлении пучок утрачивает свойство гомоцентричности и не образует стигматического изображения точечного источника. Например, отраженные параболическим зеркалом лучи от бесконечно удаленного источника, не лежащего на оси зеркала, пересекаются не в одной точке, а в некоторой ее окрестности, что ухудшает качество изображения. Используемые на практике оптические системы состоят из линз и зеркал, преломляющие и отражающие поверхности которых, как правило, сферические или плоские. Ход приосевых лучей и образование изображений в центрированных оптических системах рассматриваются в 7.2. Искажения изображений, связанные с нарушением гомоцентричности пучков, называются геометрическими или лучевыми аберрациями оптических систем (см. 7.4). Зависимость показателя преломления от длины волны приводит к появлению хроматической аберрации (см. 7.4). Неизбежные в принципе погрешности отображения можно уменьшить до разумных пределов, используя многолинзовые конструкции. В этом отношении инструментальная оптика достигла замечательных результатов. [c.335]

При наличии непараксиальных лучей, а также при отсутствии осевой симметрии оптической системы (примером может служить цилиндрическая линза) сферическая волна, исходящая иа светящейся точки, после прохождения через оптическую систему перестает быть сферической. В результате светящаяся точка уже не будет изображаться оптической системой в виде точки. Связан ные с этим искажения оптических изображений называются гео метрическими или лучевыми аберрациями оптических систем Помимо лучевых существуют еще хроматическая аберрация, т. е появление окрашенных каемок в изображении, когда оно полу чается в белом свете, а также волновые или дифракционные аберра [c.96]

Р2.9. Аберрации оптических систем. Искажения изображения в оптических системах называют аб рациями. Геометрические аберрации возникают в оптической системе при использовавни широких и наклонных пучков света. Хроматическая аберрация возникает в немонохроматическом свете и обусловлена дисперсией света (см. Р1.9) в преломляющих элементах оптической системы. У зеркальных элементов оптических систем хроматическая аберрация отсутствует. [c.206]

АНАСТИГМАТ (от греч. ап--отрицат. частица и астигматизм), фотографический объектив, практически свободный от всех аберраций оптических систем (в т. ч. от астигматизма). Создан путём спец. подбора линз. Один из наиб, совершенных типов объектива для науч. .техн. и художеств, фотографии и кинематографии. АНАХРОМАТ (от греч. ana--приставка, означающая здесь усиление, и hroma — цвет), оптич. система, не исправленная в отношении хроматической аберрации в отличие от ахромата. Наиболее резкое изображение даёт в монохроматическом свете. [c.22]

Аббе, рис.) представлены эти типы. Каждому О.с. определённых хим. состава и оптич. постоянных присвоена марка, обозначающая тип стекла и номер в пределах этого типа, напр. К8, ВК6, СТК19. Советский каталог бесцветного О. с. содержит 120 марок всех типов. Разнообразие типов О. с. позволяет рассчитывать светосильные оптич. системы без аберраций (см. Аберрации оптических систем). Пары О.с. типа К и Ф достаточно для создания объектива-ахромата (см. Ахромат). Соответствующим подбором О. с. удаётся полностью устранить хроматич. аберрации и создать объективы-апохроматы (см. Хроматическая аберрация, Апохромат). [c.501]

Приведенные формулы термооптическнх аберраций наряду с обычными формулами монохроматических и хроматических аберраций положены в основу проектирования и расчета оптических систем, не расстраивающихся при изменении температуры [15]. [c.205]

У большинства визуальных оптических систем у не менее 6—10 угол поля объектвва не превышает 5—8°. При таких углах полевые аберрации (такие, как астигматизм и кривизна поля) малы н исправлению подлежат лишь сферическая аберрация, кома н Хроматическая аберрация положения при значительных фокусных расстояниях дает себя знать остаточная хроматическая аберрация — вторичный спектр. [c.5]

Среди известных методов улучшения коррекции систем один на. наиболее популярных, обычно приписываемый М. О. Береку [21, заключается в следующем. Составляют таблицу значений коэффициентов всех пяти аберраций 3-го порядка и двух хроматических аберраций 1-го порядка по отдельным поверхностям оптической системы. Те поверхности, для которых коэффициенты -й аберрации оказываются нанбольшнмн, считаются ответственными за наличие аберраций высших порядков нз группы / принимаются меры к уменьшению значений упомянутых коэффициентов изменением кривизны, добавлением линз и т. д. [c.267]

Методика расчета фокальных компенсаторов не обладает такой же простотой, как методика расчета афокальиых коррекционных систем. Во-первых, аберрационные коэффициенты Р, W вычисляются более сложным путем, во-вторых, воздушные расстояния играют большую роль в исправлении аберраций и выражения для коэффициентов аберраций 3-го порядка систем, содержащие подлежащие определению расстояния, становятся весьма сложными. Рационально применять методику расчета фотографических объективов средней сложности, т. е. использовать для определения оптических сил и расстояний между линзами уравнения, выражающиеся в виде простых функций от оптических сил ф и высот h п например уравнение для обеих хроматических аберраций, для пецвалевой суммы. При этом расстояниям между [c.355]

Перечисленные выше недостатки зонных пластинок могут быть либо шэлиостью устранены, либо использованы для компенсации остаточной хроматической аберрации (вторичного спектра) обычных оптических систем. [c.563]

Изображения предметов, даваемые простыми линзами, имеют ряд недостатков. К этим недостаткам относятся сферическая и хроматическая аберрации, кома,астигматизм, кривизна поля зрения, дистор-сия. Действие аберрации сказывается на качестве изображения точек, лежащих на главной оптической оси. Другие недостатки систем сказываются лишь на качестве изображения точек, лежащих в стороне от главной оптической оси. Главное назначение оптической [c.11]

Даны основы геометрической оптики и теории аберраций применительно к проектированию оптических систем приборов. Описаны материалы, применяемые для изгокжления оптических деталей, их оптические постоянные. Изложены вопросы хроматических и монохроматических аберраций низших и высших по>ядков, а также волновых аберраций. Рассмотрены оптические детали и оптические системы приборов различного назначения, а также оптических систем оптикоэлектронных прибфов и лазеров. Приведены основные характфистики систем. Даны габаритные расчеты систем. [c.129]

При рассмотрении аберраций выше считалось, что свет, проходящий через оптическую систему, монохроматический. Однако, как известно [27], прохождяше через оптическую систему светового не юнохроматического пучка (присутствует излучение все.х длин волн в некотором пнтервале) связано с дисперсией света, обусловленной зависимостью показателя преломления среды от длины волны излучения. Поэтому лучи, соответствующие, например, двум различным длинам волн и вошедшие в оптическую систему по одному направлению, пересекут плоскость изображения уже в двух различных точках. В связи с этим возникает хроматическая аберрация положения (разность расстояний от последней поверхности оптической системы до параксиальных изображений точки, образуемых лучами различных длин волн) и хроматическая [c.117]

Ход лучей через оптическую систему зависит от показателей преломления сред, через которые луч проходит показатели, в свою очередь, зависят от длины волиы поэтому изображения одного и того же объекта, например светящейся точки, даваемые лучами различной длниы волны, не совпадают друг с другом. Так как плоскость установки в большинстве случаев является общей, то этн изображения создают размытую картину на краях светлых полей появляются цветные каймы. Это явление носит название хроматической аберрации. Она в значительной степени портит качество изображения, ухудшает разрешающую силу прибора, и ее исправление требует большого внимания со стороны вычислителей, особенно для систем длиннофокусных нли обладающих больщой апертурой (астрономические объективы, объективы микроскопов). Для решения некоторых задач, связанных с исправлением хроматической аберраций систем, необходимо знать зависимость показателя преломления от длины волны. [c.153]

Исправление сферохроматической аберрации в большинстве оптических систем вызывает серьезные затруднения. Впервые на нее обратил внимание Гаусс и, вычисляя радиусы кривизны астрономического двухлинзового объектива, исправил ее. Исправление этой аберрации в двухлинзовых системах возможно только за счет апланатизма, т. е. система, исправленная в отношении хроматической разности сферических аберраций, обладает значительной комой. При этом радиусы кривизны системы, удовлетворяющей условию Гаусса, очень малы, что приводит к большим толщинам линз. Гаусс, очевидно, переоценил влияние на качество изображения хроматической разности сферических аберраций, считая ее главной причиной, наблюдающейся в длиннофокусных астрономических объективах большой хроматической аберрации. На самом деле этот хроматизм вызывается вторичным спектром. В настоящее время гауссово условие в астрономических объективах не выполняется, так как выполнение условия апланатизма имеет гораздо большее значение. Только в апохроматических объективах микроскопа, где изображение точки на оси системы должно быть безупречным, условие Гаусса должно быть удовлетворено с возможной точностью. В современных фотографических объективах с большой светосилой также необходимо считаться с этим условием, но не следует придавать ему излишнего значения по примеру Рудольфа, высказавшего предположение, что уничтожение хроматической разности сферических аберраций увеличивает глубину резкости объектива это предположение, по-внди-мому, ни на чем не основано. [c.204]

Как было изложено выше, алгебраический метод возник после того, как на примере двухлинзового объектива выяснилась полная возможность расчета оптической системы, исходя из формул для коэффициентов аберраций третьего порядка. Нетрудно было распространить этот. метод на расчет простых лннз, двухлинзовых несклеенных и трехлинзовых склеенных объективов и вообще бесконечно тонких компонентов, хотя при увеличении числа лннз растет число неизвестных н простота решения исчезает. Более того, методика алгебраического расчета могла быть без труда распространена на тот случай, когда оптическая система состоит из нескольких компонентов (например, объектива и окуляра или объектива, оборачивающей системы линз и окуляра) или представляет собой зеркальную или зеркально-линзовую систему из нескольких зеркал и линз. Как было показано в гл. III, все поперечные аберрации третьего порядка монохроматических лучей, а также обе хроматические аберрации параксиальных лучей (хроматические аберрации положения и увеличения) центрированной оптической системы могут быть представлены как сумма произведений вида [c.336]

Объективы спектральных систем в ряде случаев могут не быть исправленными в отношении хроматических аберраций и кривизны поля, так как поверхность нзображення щели может и ие быть плоской. Исправление дисторсии также необязательно, поскольку измерение положения спектральных линий производится обычно сравнением двух спектров, образованных той же оптической системой. Исправление астигматизма обязательно только тогда, когда прибор должен давать резкое изображение каждой точки щели, что не всегда необходимо. [c.341]

Можно, наконец, комбинировать оба метода нахождения окончательной системы. Переменные, подлежащие изменению, делят на две группы. К первой группе относят параметры, связь которых с аберрациями третьего порядка сохраняет простой вид также и для оптических систем с конечными толщинами компонентов, например оптические снлы ф, действующие преимущественно на хроматические аберрации. Ко второй группе относят параметры более или менее случайного характера, о влиянии которых на аберрации известно на основании опыта или тригонометрических расчетов хода лучей. Какой бы из трех указанных методов нн был применен, ие всегда удается после первого же изменения параметров получить достаточно хорошо исправленные аберрацнн. Давая переменным новый ряд значений, рассчитывают новые конструктивные элементы оптической системы и вычисляют ее аберрации сравнивая их с аберрациями первых двух систем, путем интерполяции получают окончательные значения выбранной системы переменных. Иногда приходится рассчитывать довольно большое число промежуточных систем в этой стаднн работы особенно важную роль играют опыт, умение выделять влияние отдельных параметров и комбинировать наилучшим образом нх изменения. [c.377]

Е]це одна важная погрешность оптических систем — хроматическая аберра-ция, природа которой непосредственно связана с зависимостью показателя преломления оптических материалов от длины волны, то есть с дисперсией веихест-ва. Вследствие дисперс1и1 фокусное расстояние зависит от длины волны, что приводит к невозможности получить точечный фокус для немонохроматического излучения. Прикладная оптика разработала ряд методов устране1И1я хроматической аберрации и создания ахроматических объективов, в которых используются стекла с различным ходом дисперсионной кривой. [c.76]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...