Часть 2. Проектирование одинарной линзы и сравнение ее со сдвоенной линзой.

Задание: спроектировать одинарную и сдвоенную линзы с заданным фокусным расстоянием F = 800 мм и апертурой – 80 мм для видимого диапазона длин волн, толщина линзы - 8 мм, радиусы кривизны одинарной линзы R1 = 477,13 мм, R2 = 3157,96 мм; параметры сдвоенной линзы: R1 = 2540.856 мм, R2 = 239.760 мм, R3 = 381.913мм, толщина каждой линзы 8 мм.

Рис 2.1 Одинарная линза с фокусным расстоянием F = 800 мм

Выведем на экран график лучевых аберраций (Analysis->Fans->Ray Abberation) Рис 2.2.

Рис 2.2 График лучевых аберраций одинарной линзы

Максимальные отклонения от плоскости изображения:

R – 279,3 мкм

G – 86,43 мкм

B – 341,8 мкм

Рис 2.3 Распределение оптической разницы хода для одинарной линзы

Максимальная оптическая разность хода:

R – 12,78 λ

G – 6,11 λ

B – 14,68 λ

Рис 2.4 Диаграмма пятная рассеяния для одинарной линзы

Геометрический радиус пятна рассеяния 339,560 мкм

Проектирование сдвоенной линзы

Рис 2.5 Сдвоенная линза

Рис 2.6 График лучевых аберраций сдвоенной линзы

Максимальные отклонения от плоскости изображения:

R – 136.6 мкм

G – 146.4 мкм

B – 100.6 мкм

Рис 2.7 Распределение оптической разницы хода для сдвоенной линзы

Максимальная оптическая разность хода:

R – 0.82 λ

G – 1.278 λ

B – 1.69 λ

Рис 2.8 Диаграмма пятна рассеяния для сдвоенной линзы

Геометрический радиус пятна рассеяния для сдвоенной линзы 146,445 мкм.

Вывод: в данной работе проектировались одинарная и сдвоенная линзы, характеристики которых сравниваются по графикам лучевых аберраций, оптической разности хода и геометрическому радиусу пятная рассеяния для видимого диапазона длин волн. Для систем заданы: фокусное расстояние F = 800 мм, апертура – 80 мм, толщина одинарной линзы - 8 мм, радиусы ее кривизны R1 = 477,13 мм, R2 = 3157,96 мм; радиусы кривизны сдвоенной линзы: R1 = 2540.856 мм, R2 = 239.760 мм, R3 = 381.913мм, толщина каждой линзы 8 мм

	Максимальные отклонения в лучевых аберрациях, мкм		Максимальные отклонения в оптической разности хода, λ		Геометрический радиус Эйри диска
R	279,3	136.6	12,78	0.82	339,560 мкм	146,445 мкм
G	86,43	146.4	6,11	1.278
B	341,8	100.6	14,68	1.69

Сдвоенная линза по сравнению с одинарной дает меньшие аберрации в красном свете (λ = 0.656 мкм) – в 2 раза меньше отклонения; в 2 раза большие аберрации для зеленого света (λ = 0.588 мкм); и в 3.5 раза меньшие аберрации для синего света (λ = 0.486 мкм).

График распределения оптической разности хода изменил свой вид по отношению к тем же графиком для одинарной линзы. Это можно объяснить неоднородностью материалов. Максимальные отклонения от прямолинейного распространения лучей через сдвоенную линзу по сравнению с одинарной дало следующие результаты:

1) Для длины волны красного света λ = 0.656 мкм отклонения уменьшились на 2 порядка;

2) Для длины волны зеленого света λ = 0.588 мкм отклонения уменьшились в 5 раз;

3) Для длины волны синего света λ = 0.486 мкм отклонения уменьшились на порядок.

Геометрический радиус пятна рассеяния уменьшился в 2 раза по сравнению с диаграммой для одинарной линзы (339,560 мкм).