ШПОРА ЧИЖ ГОТОВАЯ

22 Умови різкого зображення відрізка. Умова ізопланатизму.

Умова різкого зображення.

Анаберрационные поверхности не нарушают гомоцентричности только осевых пучков. Пучки от вне осевых точек такими поверхностями идут с нарушением гомоцентричности. В связи с этим возникла потребность поиска поверхностей, которые создают безаберрационное изображение двух недалеко расположенных точек – отрезка изображения. Применение условия Эйконала к двум точкам привело к получению условия резкого изображения отрезка или условия косинусов.

dl' ε1' ε0' A'

A

ε0 ε1 dl B

Условие косинусов имеет следующий вид:

ndl(cosε1 −cosε0 ) = n′dl′(cosε1′ −cosε0′)

Условие косинусов: если это условие выполняется для двух произвольных лучей проходящих через т. А и т. А', то оно при этом обеспечивает условие резкого изображения

отрезка dl′.

На практике чаще всего рассматривается случай, когда отрезок dl имеет начало на оптической оси и располагается перпендикулярно к ней. При этом

ε0 = 90

ε1 = 90 +σ

dl'

С учетом особенностей, ε0 ,ε1 а соответственно и ε0′,ε1′ при подстановке в условие косинусов, получим:

синусов Аббе, которое было получено ранее при составлении формулы освещенности осевой точки плоскости изображения, при условии что, лучи не выходят за пределы световых трубок, и соблюдается сохранение энергии.

Условие синусов является условием безаберрационного изображения уже не точки, а некоторой элементарной площадки перпендикулярной оптической оси и образованной

вращением отрезка dl вокруг оси.

Углы σ и σ′ в условиях Аббе принадлежат любому лучу, которые проходят через

т. А и т. А. Чаще всего таких углов берут σA , σ′A .

В компьютерных программах применяется такой пар-р, как отступление от условия

синусов:δsin = nn/ sinsinσσ'/ β1 −1

Условие изопланатизма

ВОС с большими относительными отверстиями и аппертурными углами всегда присутствуют сферические аберрации высших порядков, которые некоррегированы.

Вэтих условиях нет особого смысла использовать усл. косинусов. Для данного случая было разработано двумя авторами Штеблем и Легоцким. Условие, при котором изображение точек, лежащих вне оси есть хуже, чем изображение осевой точки.

Это условие по сути эквивалентна получению аберрационных пятен на оси и вокруг неё примерно одинакового размера. В связи с этим это условие получило название изопланатизма.

Этого можно достичь, если выполнить условие:

δsin = s/ds−/t /

вых. зр.

ПИ

-dS'

ds/ - продольная сферическая аберрация вых. зрачка

s/ −t / - расстояние от выходного зрачка до ПИ

Не выполнение условия Штебле – Лиговског свидетельствует о наличие комы в системе, поэтому используют ещё один параметр, который называется

неизопланатизмом.

η = δsin − s/ds−/t /

Коефициент неизопланатизма обязательно выводится в таблице вне осевого пучка. При помощи числа η можна определить габариты аберрационного пятна чистой

комы.

y'

δy'к

y'+m

δy'к y'-m

y'гл.луч x'

δyk/ = 3 η угл/ .луча

23 Логічна схема проектування ОС приладу.

Проектирование оптических прибора о его ОС – сложный и трудоемкий процесс, который требует затрат, ресурсов (человеческих, временных, материальных, энергетических). Результат проектирования должен гарантировать удовлетворение всех потребностей ОС. Результат проектирования должен быть наилучшим из всех возможных вариантов.

Всвязи с этим разработаны и применяются строгий порядок выполнения проектных задач, регламентированный стандартами.

Взависимости от того является ли проектная задача проблемой научной или технологической, проектирование разбивают на два этапа:

I – НИР – научно-исследовательская работа;

II – ОКР – опытно-конструкторская работа.

НИР – это этап решения задач, связанных с созданием прибора. Проблемой называется такая задача, методы решения которой еще не

разработаны, не известны.

Основной задачей НИР является разработка и обоснование новых конструктивных принципов действия оптических приборов, новых элементов оптических приборов с параметрами, которые еще не существовали; новых методов контроля внешних параметров системы или прибора; обоснование возможности создания прибора, который способен удовлетворять требования технического задания.

НИР в основном выполняют в:научных организациях;высших учебных заведениях;конструкторских бюро.

При выполнении НИР появляются: докторские, кандидатские организации;пишутся научные статьи;возникают решения изобретательского уровня;разрабатываются ноу-хау (то, что не патентируют, а держат при себе).

Обоснование возможности создания прибора, который способен удовлетворить потребностям научно-исследовательских работ сводиться к:

1. физическому поиску, который может быть использован для создания новых принципов действия прибора или его элементов, причем с параметрами, которые ранее были недостежимыми.

2. новых методов и методик проектирования прибора и его системы Опытно-конструкторские работы – это проектирование, которое

направлено на разработку серийных образцов изделия. Во время проведения опытно-конструкторских работ они проводятся многократно разными методами, а главное методом изготовления образцов проверяется правильность проектирования, выявляются слабые места системы и конструкции прибора, предпринимаются меры по устранению недостатков. Главная цель – не допустить брака и рекламации после запуска изделия в серию.

Проведение опытно-конструкторских работ осуществляется в соответствии со стандартами. Этими стандартами предполагаются следующие этапы выполнения опытно-конструкторских работ:

1.техническое предложение (ГОСТ 2.118-73)

2.эскизное проектирование (ГОСТ 2.119-73)

3.техническое проектирование (ГОСТ 2.120-73)

4.рабоче-конструкторская документация.

24Характеристики, параметри такритеріїякостізображення

Качество изображения формируемых оптических систем во многом определяется функциональными возможностями оптического прибора.

Показатели качества делят на параметры качества и характеристики качества. Параметр качества это обычно одно число. Характеристика качества – это некая функция.

Кпараметрам качества: относят:

1.Размеры (линейные или угловые) аберрационного пятна на оси и на переферии.

2.В некоторых случаях использ. суммы Зейделя или коэффициенты при полиномах Цернике, через которые представл. волновую аберрацию ОС.

3.Угловой или линейный предел разрешения или разрешающую способность, как величина обратная пределу.

4.Число Штрейля.

5.СКО волнового фронта от сферы сравнения

Характеристики качества изображения:

1.Волновая аберрация, как функция деформации волнового фронта в зрачковых координатах.

2.Функция пятна рассеивания (распределение облученности в изображении точки)

3.Функция концентрации энергии.

4.ОПФ, из которой образуется модуляционно-передаточная функция (МПФ) и базовая передаточная функция.

! Размеры аберрационного пятна можно получить из графиков аберраций осевого и наклонных пучков с учетом влияния хроматических аберраций. Графики аберраций осевого пучка обычно имеют следующий вид:

δl'сф

Размеры пятна нужно определять не в Гаусовой а в плоскости наилучшей установки (ПНУ), поэтому далее следует переместить мнимый экран в ПНУ. Это делают при помощи программы (OPAL, Zemax, …).

δl'сф

2rcф

Размер аберрационого пятна при наличии полевых аберраций в системе резко меняются по полю. Поэтому для оценки полевых изображений точки (внеосевых) пользуются графиками поперечных аберраций наклонных пучков.

+mкр λ1 λ0 λ2

ПНУ

- mкр

y'm

y

парабола

-f'

f ′ = 2r

26 Технічне завдання на проектування ОС. Рекомендації на складання ТЗ

Техническое задание на проектирование ОС.

Техническое задание – это юридический документ, который устанавливает порядок и содержание проекта, а также права на результаты проектирования заказчика и исполнителя. Без технического задания проектирование начинать нельзя, так как неоговоренные условия выполнения проекта и его содержательной части в конечном счете приведут к потерям у исполнителя.

Техническое задание состоит из:

требования к ОС, календарный план порядка расчета отчетности по выполненным этапам, дополнительные условия.

Разделы технического задания:

1.Наименование и область применения системы.

2.Основание для разработки (учебный план специальности: лазерная и оптикоэлектронные приборы, учебная рабочая программа курса: проектирование

3.Исполнители разработки (студент группы ПО-11, Ф.И.О.)

4.Источники разработки (технические условия на выполняемую продукцию аналогичного типа, проспекты, рекламные сообщения, патенты).

5.Назначение оптической системы (перечисляются основные и вспомогательные функции, фокусирование, компенсация разницы амитропии левого и правого глаза).

6.Технические требования: требования к прибору, системе, группируют следующим образом:

•требование к параметрам и характеристикам функционирования

•параметры надежности

•параметры и характеристики экономичности (предельная себестоимость, лимитная цена)

•параметры технологичности (предпочтительные технические материалы, возможность изготовления асферики, серийность изделия)

•эстетичности (желаемые пропорции, что может зависеть при выборе ОС)

•эргономичности

•патентная чистота

7.Требование к конструкции (заполняется, если прибор входит в комплекс и требуется учесть конструктивной особенности присоединительных частей)

8.Стадия и этапы разработки

•календарный план, который состоит из этапов выполнения работ, сроки выполнения этапов и выполнения отчетности

•сроки разработки конструкторской документации

•сроки изготовления и испытания опытных образцов

•сроки корректировки конструкторской документации по результатам испытания

•порядок приема работы по этапам

•дополнительные условия (права собственности на разработку, условие патентования новых технических решений, условия выплаты премий)

Рекомендации по составлению технического задания:

1.Требования технического задания должны быть объективно проверяемыми

2.Требования технического задания должны быть физически и технически реализуемые

3.техническое задание и требование на проектируемую систему должны быть сформулированы как можно шире

4.Техническое задание не должно содержать требований – «ловушек», оно завуалированное и ведет проектанта только к конкретному техническому решению, ограничивая выбор исполнителя.

27 Синтез двохлінзового компонента, що не є склеєним

Углы α2 и α4 определяют прогиб линзы, все остальные пункты

посвящены их нахождению.

3.) Следующим пунктом является выражение каждого из параметров Pi , Wi через основные параметры компонентов. При ходе луча, который показан

на рисунке, каждая линза находится в условии такого прохождения 1ВНЛ, при котором параметры P , W каждой линзы не является основными.

Выражают P и W через основные параметры каждой линзы: P1 и W1 , P2 и W2 . Выражаем эти параметры через основные параметры линз. Для этого используется формула из лекции №24(за 23.11.2005г):

P1 =α33 P1* =ϕ13 P1* ,

W1 =α32 W1* =ϕ12 P1* ,

P2 = (1−ϕ1 )3 P2* + 4 ϕ1 (1−ϕ1 )2 W2* +ϕ1 (1−ϕ1 ) [2 ϕ1 (2 +π) −1],

W2 =ϕ22 W2* +ϕ1 (1−ϕ1 ) (2 −π);

где π = 1n ,

n - среднее между n2 и n4 . 4.) Составляются уравнения:

P1 + P2 = P,

W1 +W2 =W;

где P и W - текущие параметры двухлинзового компонента, которые являются исходными данными к синтезу этого компонента.

В этой системе получается 2 уравнения с 4 неизвестными: P1 и W1 , P2 и W2 . Но так как параметры P* и W * каждой линзы связаны между собой

формулой Слюсарева, то каждый параметр P выражается через W по формулам:

P1* = P01 + 0,85 (W1* −0,15)2 ,

P2* = P02 + 0,85 (W2* −0,15)2 ;

где:

В результате получается система 2-х нелинейных квадратных уравнений с 2-я неизвестными. Эта система решается относительно неизвестных W1 и W2 .

Если система не имеет решений, то это означает что или:

-неудачно выбраны марки стекол;

-нереальными являются параметры P и W для двухлинзового компонента. Лучше когда система имеет решение, получается 2-е пары решения:

Из них выбирают ту пару, которая имеет меньшее значение по абсолютной величине W1* и W2* , что обеспечивает меньшую крутизну поверхностей и лучшее условие для развития относительного отверстия.

5.) Вычисляются текущие значения α2 и α4 :

После этого можно рассчитать радиусы линз с использованием формулы:

rK = δ(nδKnKαK ) hK .

На этом этапе все высоты h2 ,h3 ,h4 берут равными 1-й высоте h1 . При желании

воспользоваться формулами радиусов, которые приведены в подразделе «Синтез однолинзового компонента», где углы α соответствуют ходу α = 0,α′ =1 можно

пересчитать углы α2 и α4 . Под этот случай подходят формулы:

6.) Конструируются линзы соответствующие ОСТ, определяется их осевая толщина, уточняются высоты h2 ,h3 ,h4 и ещё раз пересчитываются радиусы R1 , R2 , R3 , R4 .

28 Апланатичні поверхні. Три пари оптичноспряжених апланатичних точок сферичної поверхні.

Апланатическими называют поверхности, которые одновременно удовлетворяют условии безаберрационного изображения осевой точки и условия синусов Аббе. Условие безаберрационного изображения точки :

− n y2 + (s − z)2 + n/ y2 + (s − z)2 = n/ s/ − ns

В полученном выражении присутствуют переменные у и z, как координаты поверхности. Координаты – величины переменные, поэтому для выполнения условия синуса Аббе независимость левой части выражения от у и z возможно в 3-х случаях: