ШПОРА ЧИЖ ГОТОВАЯ

17 Синтез двох лінзової склейки, якщо марки оптичного скла незадані.

Метод разработал Г. Г. Слюсарев. В своих работах он показал, что у двухлинзовой склейки P0 имеет практически такие значения, как и для одиночной линзы

P* = P0 + 0.85 (W * −W0 )2

W0 = 0.1 (крон впереди) – если в системе склейки линз первая линза имеет коэффициент

дисперсии (ν ) больше чем коэффициент дисперсии (ν ) второй.

W0 = 0.2 (флинт впереди) – если в системе склейки линз первая линза имеет коэффициент

дисперсии (ν ) меньше чем коэффициент дисперсии (ν ) второй.

В отличии от однолинзового компонента двухлинзовый имеет значение P0 среди всех

возможных комбинаций стекол в диапазоне

P0 [− 23 +8]

Тем не менее практически применимыми являются комбинации у которых P0 [− 2 + 2] , что все равно шире чем у однолинзового компонента.

2.)Далее рассчитывается по книге Слюсарева Г.Г. «Расчёт оптических систем» (стр. 40), где помещена номограмма.

Количество ячеек от 1…31. В каждой ячейке соответственно две группы комбинаций марок стекол:

-одна группа крон впереди (табл.1-3 в книге Слюсарева);

-вторая группа флинт впереди (табл. 1-4 в книге Слюсарева).

На номограмме откладываются значения c, P и проводят линию (для поиска нужной

ячейки). По номеру ячейки и таблиц 1-3 или 1-4 выписывают все возможные комбинации марок стекол.

3.) Далее обращаются к таблице 1-5 (если крон впереди) или 1-6 (если флинт впереди) и по этим таблицам просматривают каждую комбинацию марок стекол, выписывая

значения чисел Q0 и ϕ . Если нужно делается интерполяция.

По Q0 вычисляется Q , а ϕ по сути это ϕ1 . Желательно выбирать такую комбинацию , которая даёт как можно меньшее значение ϕ .

Для каждой комбинации по формулам вычисляют Q :

По формуле (1) вычисляют Q , когда требуется более точно обеспечить параметр P* .

По формуле (2) вычисляют, когда требуется точно обеспечить параметр W * или когда более важно исправлять полевые аберрации.

Из всех комбинаций выбирается та, которая дает наименьшие значения Q и ϕ . Чем меньше Q , тем меньше ϕ , тем большими будут радиусы поверхностей, склейка более

технологична и меньшие высшие порядки аберраций, а следовательно склейка сможет иметь большие относительные отверстия.

4.) Вычисляются углы α2* и α3* , а затем вычисляются радиусы.

Более полно и с большим количеством комбинаций марок стекол расчет склеек по данному методу изложен в книге Трубко С.В. «Расчет двухлинзовых склеек объективов ».

Вместо lk, lk' подставляются выражения:

−lk = −y2 +(z −Sk )2 lk' = y2 +(Sk' −z)2

−nk y2 +(z −Sk )2 +nk' y2 +(Sk' −z)2 = −Sk nk +Sk' nk'

Дважды возведя в степень обе части уравнения и избавившись от радикалов, в

конечном счете, получаем выражение: y = y(z,Sk ,Sk' ,nk +1 )

где z – переменная, а все остальные параметры константы. Рассмотрим частные случаи.

Пусть точка А располагается на бесконечности, то есть S1=-∞, при этом S1’=f’, n1=1, n1’=n. Найдем образующую поверхности?

Подставляя эти данные в уравнение, и произведя соответствующие преобразования,

Если n1< n1’ (как в нашем случае), то полученное уравнение – это уравнение эллипса. Если n1> n1’, то полученное уравнение – это уравнение гиперболы.

Поверхности, получаемые из последнего уравнения можно представить в виде:

y2 =2C1z −C2z2

где С1, С2 – это некие константы. Причем в аналитической геометрии принято С2 представлять в виде С2=1-е2 , где е2 – квадрат эксцентриситета.

Если е2=0, то исходное уравнение является уравнением окружности, а поверхность

сфера.

Если 0<е2<1, то поверхность - вытянутый вверх эллипс. Если е2=1, то поверхность - параболоид.

Если е2>1, то поверхность - гиперболоид.

Если е2<0, то поверхность – сплюснутый эллипсоид.

По условиям задачи преломляющая поверхность – это вытянутый эллипсоид.

n1’=1) то – это уравнение гиперболы.

Используя эти поверхности можно получить анаберрационные линзы. Второй анаберрационной поверхностью такой линзы является сфера, которая располагается нормально к лучам, идущим за анаберрационной поверхностью или до неё.

20 Виконання пошуку аналогів та розробка нових технічних рішень

Структурный синтез ОС – это поиск принципа действия и состава элементов системы, которые обеспечили б ей возможность выполнить все основные и вспомогательные функции, обеспечивать технические требования и быть оптимальной согласно критерию, выработанному на этапе синтеза.

Этап дивергенции – это процедура поиска всех возможных вариантов структуры ОС. Трансформация – формулирование на основе требований технического задания

правила выбора лучшего варианта системы.

Этап конвергенции – это процедура отбора из всего множества вариантов одного конечных, которые будут подвергнуты более детальной проработки.

Каждый из этапа синтеза ОС выполняется в соответствии с утвердившимися на практике методами.

Методы осуществления поиска возможных вариантов структуры ОС.

Основная цель этапа дивергенции – получить как можно большее количество технических решений.

Некоторое возможное множество структур ОС можно условно показать:

Цель дивергенции – остальные варианты, зависит от того к какому типу относиться:

1.известные (опубликованные) или находящиеся в отсчетах предприятиях технические решения, а также патенты

2.изобретательские решения, которые имеют патентную чистоту и могут быть запатентованные

Поиск известных решений.

Рекомендуемым в первую очередь является конструирование у экспертов. При получении консультации нужно четко и честно сказать чего не знаешь. Остальные методы

– это работа в библиотеке, в патентном отделе, Internet-поиск. В библиотеке просматривают монографии, периодическую литературу и диссертации

Поиск неизвестных решений

Он требует наивысшей мобилизации творческих сил проектанта, а также знаний в этой области. В связи с этим разработаны и применяются на практике методы активизации поиска.

Эти методы подразделяются на:

1) по признаку количества участвующих в поиске: - индивидуальная;

- коллективная; 2) по способу поиска решения:

-эвристическая;

-систематическая.

Коллективный эвристический метод поиска неизвестных решений Это метод «мозгового штурма» или «мозговой атаки». Для него подбирают 5-6

экспертов, желательно чтобы они были как можно больше разноплановые. 1-й этап проведения:

Каждый участник должен предложить как можно больше решений. Идеи могут быть самые невероятные; на этом этапе никакой критики.

2-й этап:

Обсуждение каждого варианта самой высочайшей критикой; принятие решений относительно одного или двух вариантов.

Индивидуальный эвристический метод Наиболее распространенным является метод аналогий. Суть метода в заимствовании

тех.решений из соседних областей науки и техники или даже живой природы. Например, мех. рычаг – оптич. рычаг; рыбий глаз – гидрообъектив с большим полем зрения (бионика – наука, которая изучает системы живых организмов, их конструкции с тем, чтобы заимствовать созданное природой для решения технических задач).

Индивидуальный систематический метод (морфологический) Он предполагает заполнение таблиц 2-мя осями:

Ось Х

Ось Y

Ось у:

1) параметры электромагнитной волны, которые могут быть использованы как информативные (при построении чувствительной части ОП)

2)Функции, которые должна реализовать ОС. Перечисляются осн. и вспомагательные функции.

3)Заполнение оси у.

Перечисляются в строках компоненты ОС (объектив оборачивающей системы).

На оси х-ов представляется в каждой строке возможный вариант реализации того, что записано в строке у, например, по оси х записываются объективы:

-с использованием преломляющей поверхности;

-с использованием зеркальных поверхностей;

-того и др.

Количество вариантов реализаций технического решения, получены при помощи морфологической таблицы.

i=m

N = ∏qi , где qi - количество вариантов реализаций требований столбца у строки с

i=1

номером і.

m – количество строк в морфологической табл.

При использовании морфологической табл рекомендуется стремиться к большому числу m.

21 Складання абераційних рівнянь для системи із тонких компонентів

Составление аберрационных уравнений

В левой части аберрационных уравнений представляют соответствующую сумму Зейделя в форме адаптированной под систему тонких компонентов. Здесь используются параметры Р, С, W, π, Ф.На этом этапе компоненты подлежащие синтезу рассматриваются как тонкие.

Правая часть уравнения содержит нужное значение соответствующей суммы Зейделя. Если левая часть уравнения отображает суммы всей системы, то тогда в правой части обычно записывается 0 или некое значение суммы достижение которого позволяет компенсировать эту же аберрацию высшего порядка, при наличии достоверных сведений о ней.

Часто встречается ситуация, когда система содержит унифицированные компоненты и компоненты конструктивные параметры которых до аберрационного расчета известны: например окуляр и оборачивающая система. В этих случаях в левой части уравнения записывается значение суммы Зейделя, которые соответствуют реальным аберрациям известной части системы и знак при которой(суммы) позволяет аберрациями синтезируемой части компенсировать аберрации известной части системы .

Составление левой части аберрационного уравнения.

Исходными данными для составления левой части являются результаты габаритного и энергетических расчетов из которых становится известными оптические силы всех компонентов расстояние между ними, положение и диаметры зрачков, полевой диафрагмы.

Первым этапом является: расчет хода первого и второго вспомогательных нулевых лучей.

Телескопическую систему разбивают на две части: часть до передней фокальной плоскости окуляра и после.

1-й ВНЛ на входе в первую часть системы должен иметь такие h1 и α1 при которых α на выходе первой части системы будет иметь значение 1 соответствующее нормировке 1-го ВНЛ.

В связи с этим нужно определить фокусное расстояние первой части системы и принять h1 равное этому фокусному расстоянию.

Второй ВНЛ проходит через центр входного зрачка под углом 1. Второй этап:

Составление суммы Зейделя в левой части.

i=m

Сферическая аберрацияSI = ∑hi Pi

i=1

i– номер компонента части синтезируемой системы, m – количество компонентов.

hi – высоты первого ВНЛ, Pi – аберрационный параметр Р, i-го компонента, значение которого не известно и которое должно быть найдено.

i=m

Кома SII = ∑SIIi ; SIIi = Hi Pi − I Wi

i=1

Hi – высоты второго ВНЛ на i-м компоненте, I – инвариант Лангранжа-Гельмгольца, Wi – параметр полевых аберраций Астигматизм

Фi – оптическая сила i-го компонента (не в диоптриях)

ti – номер линзы в i-м компоненте, zi – количество линз в i-м компоненте, Фt – оптическая сила линзы с номером t в i-м компоненте, nt – показатель преломления по основной длине волны материала линзы под номером t.

Примечание: при определении знака ω важно не сделать ошибку проследив ход пучка по которому определялась δyк , в обратном ходе до выхода из всей системы.

Вычисляется для координаты предметной точки y .

Данные о ∆z′a располагаются в таблице в программе ОПАЛ «Аберрация главного луча».

– кривизна поля

←

пучку той предметной точки по которой определяется δy′ с учетом поворота системы в начальное положение. Значение δy′ в таблице «Аберрации главного луча».

– хроматизм положения

I – инвариант Легранжа-Геймгольца.