Лекции прикладная оптика / Lec1_2015

Этапы разработки оптических систем

Этап II - выбор принципиальной конструкции отдельных компонентов и узлов и их расчет:

по полученным из габаритного расчета значениям выбирают конструкции отдельных компонентов оптической системы и узлов и выполняют их расчет (определяют конструктивные

параметры).

,

, Выбор конструкции узлов или компонентов является обязанностью оптика-разработчика

0

и выполняется либо с помощью ЭВМ с использованием личного архива оптических систем (ЛАОС), либо каталогов и патентов. Если окажется, что какой-либо компонент или узел по своим оптическим характеристикам резко отличается от существующих, то в таком случае приходится заново рассчитывать этот компонент или узел, чтобы обеспечить техническую реализацию.

Методы расчета компонентов, узлов системы или самой системы:

переменных). Этот метод дает хорошие результаты при рас­чете систем, компоненты которых можно принять за бесконечно тон­кие, т.е. системы с небольшим относительным отверстием и малым угловым полем.

Успех расчета оптической системы на ЭВМ во многом зависит от того, насколько исходная система была близка к оптимальной. Система, исправленная относительно аберраций третьего порядка, будет значительно ближе к искомой, чем произвольно выбранная.

Известны специализированные программы расчета (программы синтеза) на ЭВМ оптических систем с невысокими оптическими характеристиками.

Этапы разработки оптических систем

Этап III - аберрационный анализ и коррекция аберраций (оптимизация) - в наибольшей степени автоматизированный. Для этой цели созданы и эффективно используются универсальные программы анализа и оптимизации, позволяющие автоматически изменять определенные параметры в исходной системе.

На втором и третьем этапах проектирования может быть установлено, что некоторые габаритные соотношения неприемлемы для ис­правления аберраций. Поэтому после выполнения части работ, соответствующих этим этапам, возникает необходимость вновь возвратиться к первому этапу и пересмотреть оптическую схему прибора.

Этап IV – оценка качества изображения:

проводится оценка качества изображения. Этот этап полностью автоматизирован и осуществляется с помощью ЭВМ. Если качество изображения не соответствует требуемому, то следует повторить коррекцию аберраций в оптической системе.

Этап V – расчет влияния изменения параметров на аберрации и параксиальные характеристики: оценивается влияние погрешностей изготовления на аберрации и параксиальные характеристики. Внося малые изменения в конструктивные параметры и рассчитывая ход лучей, составляют таблицы влияния изменения параметров на аберрации. Этот этап полностью автоматизирован. Проводится вероятностная оценка суммарного воздействия изменения всех параметров на изменение аберраций.

Этапы разработки оптических систем

Этап VI – определение допусков на оптические детали и узлы:

Устанавливают допуски на основные характеристики стекла, из которого выполняются оптические детали: однородность, бессвильностъ, двойное лучепреломление, светопоглощение и т.п. Если допуски оказываются жесткими, то систему пере­считывают на радиусы пробных стекол, на плавки стекол, на комплектацию линз по толщине, на изменение воздушных промежутков в процессе сборки для компенсации влияния погрешностей изготовления. Если допуски слишком жесткие, то приходится возвращаться ко второму этапу, т.е. замене нетехнологичных компонентов или узлов более сложными, но менее чувствительными к погрешностям изготовления. Расчет допусков полностью не автоматизирован. Сравнительно легко поддается автоматизации расчет допусков на конструктив­ные параметры. Существенные трудности представляет автоматиза­ция выдачи требований к стеклу, а расчет допусков на призмы требует определенной теоретической работы.

Этап VII - оформление технической документации на разработанную оптическую систему. Этап полностью автоматизирован, причем часть технической документации выдается ЭВМ в виде, не требующем дальнейшего оформления (таблицы аберраций, табли­цы влияния изменений параметров, графики аберраций, чертежи оптических деталей и оптической системы, оптические выпуски и оптические схемы рассчитанных систем).

Процесс проектирования является итерационным, т. е. содержит возвраты на начальные этапы с усложнением и изменением задания на их выполнение.