Исследование и разработка объективов микроскопа для спектральной оптической когерентной томографии Егоров Дмитрий Игоревич

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Линзовые гиперхроматические объективы для области спектра 1,26-1,36 мкм - 8

1.1 Методы исследования в области оптической когерентной томографии - 8

1.2 Анализ принципов проектирования оптической системы объектива микроскопа - 16

1.3 Анализ возможных композиций линзовых объективов - 20

Выводы по главе: - 23

Глава 2. Киноформ как силовой элемент объектива микроскопа - 24

2.1 Обзор областей применения и способов изготовления киноформа - 24

2.2. Исследование аберрационных свойств киноформного элемента и расчет его габаритных характеристик - 27

2.3 Обоснование невозможности использования киноформа как единственного компонента объектива объектного канала интерференционного микроскопа -

Выводы по главе: - 35

Глава 3. Исследование и расчет гибридных объективов - 37

3.1 Анализ существующих схем гибридных объективов - 37

3.2 Разработка методики расчта гибридных объективов - 40

3.3 Анализ возможных композиций гибридных объективов для спектрального диапазона 1,26-1,36 мкм - 51

Выводы по главе: - 73

Глава 4. Исследование возможности разработки гиперхроматических объективов в области спектра 0,8 – 1,0 мкм - 75

4.1 Разработка гибридных объективов в спектральной области 0,8-1,0 мкм- 75

4.2 Исследование возможности разработки линзовых гиперхроматических объективов для спектральной области 0,8-1,0 мкм - 85

Выводы по главе: - 89

Глава 5. Оценка технологичности гибридных гиперхроматических объективов

5.1 Исследование и расчет объективов опорного канала интерференционного микроскопа - 90

5.2 Расчет компенсаторов для контроля сборки и юстировки объективов в видимом свете - 93 5.3 Анализ влияния параметров оптической системы на качество изображения - 94

5.4 Анализ пропускания гибридных объективов - 107

Выводы по главе: - 108

Заключение - 110

Библиографический список - 112

• Анализ принципов проектирования оптической системы объектива микроскопа
• Исследование аберрационных свойств киноформного элемента и расчет его габаритных характеристик
• Разработка методики расчта гибридных объективов
• Исследование возможности разработки линзовых гиперхроматических объективов для спектральной области 0,8-1,0 мкм

Введение к работе

Актуальность работы

Оптическая когерентная томография (ОКТ) получила быстрое развитие благодаря возможности создавать высококачественную трёхмерную картину внутренней структуры исследуемого объекта. Схемы ОКТ позволяют производить неинвазивные исследования и визуализировать процессы, происходящие в поверхностных слоях объектов живой и неживой природы. Неотъемлемой частью оптических схем ОКТ являются объективы микроскопа. В рамках диссертационной работы предложено разработать объективы микроскопа с заведомо неисправленным хроматизмом положения, то есть гиперхроматические объективы. При использовании таких объективов в системах ОКТ, сканирование по глубине объекта осуществляется за счёт мгновенного переключения спектрального диапазона источника излучения. При изменении длины волны источника излучения гиперхроматические объективы обеспечивают точную фокусировку излучения в пределах рассчитанной хроматической разности.

Преимуществом использования гиперхроматических объективов является увеличение глубины сканирования, упрощение конструкции схем ОКТ. Этим определяется актуальность диссертационной работы.

Цель работы

Целью диссертационной работы является разработка и исследование гиперхроматических объективов для спектральной оптической когерентной томографии.

Задачи исследования

1. Анализ и исследование схем оптической когерентной томографии.

2. Разработка и исследование линзовых гиперхроматических объективов.

3. Анализ возможности применения дифракционного оптического элемента (кино форма) как основного силового компонента гиперхроматического объектива.

4. Разработка методики расчета гибридных гиперхроматических объективов состоящих из киноформа и линзовой части, для оптической когерентной томографии.

5. Разработка гибридных объективов и оценка их технологичности.

Методы исследования

В процессе выполнения диссертационной работы применялись:

6. Аналитические методы расчёта, основанные на применении теории геометрической оптики.

7. Компьютерные методы моделирования оптических систем с использованием различных современных программных комплексов.

8. Методы оптимизации конструктивных параметров оптических систем по критериям качества получаемого изображения.

Научная новизна

9. Получены аналитические соотношения, определяющие основные параметры киноформа как компонента гибридного гиперхроматического объектива.

10. Разработана методика расчета гибридных гиперхроматических объективов с заданным значением хроматизма положения в требуемом спектральном диапазоне для оптической когерентной томографии.

11. Предложены и разработаны новые оптические схемы гибридных гиперхроматических и линзовых гиперхроматических объективов.

Положения, выносимые на защиту

12. Аналитические соотношения, определяющие параметры киноформа, как компонента гибридного гиперхроматического объектива для спектральной оптической когерентной томографии.

13. Способ коррекции аберраций гибридного гиперхроматического объектива.

14. Методика расчета гибридных гиперхроматических объективов с заданным значением хроматизма положения в требуемой области спектра.

15. Разработанные линзовые гиперхроматические объективы для области спектра 0,8 - 1,0 мкм.

16. Разработанные гибридные гиперхроматические объективы для областей спектра 0,8 - 1,0 мкм и 1,26 - 1,36 мкм.

Практическая ценность

17. Приведены аналитические соотношения, позволяющие производить расчёт основных параметров киноформа как компонента гибридного гиперхроматического объектива для оптической когерентной томографии.

18. Разработана методика расчёта гибридных гиперхроматических объективов с заданным значением хроматизма положения в требуемой области спектра.

19. Приведены конструктивные параметры разработанных гибридных гиперхроматических объективов для спектральных областей 0,8 - 1,0 мкм и 1,26-1,36 мкм.

20. Приведены конструктивные параметры разработанного гиперхроматического линзового объектива для области спектра 0,8-1,0 мкм.

Личный вклад автора

Все результаты, представленные в работе, получены лично автором или при его определяющем участии.

Достоверность полученных результатов

Результаты аналитических исследований и компьютерного моделирования подтверждены примерами расчета конкретных оптических систем, выполненных с помощью программного обеспечения CAPО и проверенных в программных комплексах OPAL, Zemax.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: SPIE. Optical Measurement Systems for Industrial Inspection IX, Optical Metrology (Мюнхен, Германия, июнь 2015 г.); XI Международная конференция «Прикладная оптика-2014» (Санкт-Петербург, октябрь 2014 г.); П, Ш, IV Всероссийский конгресс молодых учёных (Санкт-Петербург, апрель 2013-2015 гг.); XLII, XLIII, XLIV научная и учебно-методическая конференция НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, февраль 2013-2015 гг.).

Публикации

Соискатель имеет 10 опубликованных работ, из них 9 печатных трудов из которых 4 - в рецензируемых журналах из перечня ВАК, в том числе 2 в издании, включённом в систему цитирования Scopus, 1 в издании, включённом в систему цитирования Web of Science, и 1 труд - в электронном издании материалов конференции.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 109 наименований, 1 приложения; содержит 121 страницу основного текста, 80 рисунков и 31 таблицу.

Анализ принципов проектирования оптической системы объектива микроскопа

История микроскопа насчитывает не одну сотню лет. Первыми, кто изготовил микроскоп, были вероятные изобретатели телескопа – голландские очковые мастера Ханс Липперсгей и Захарий Янсен (вероятный год изготовления – 1590) [26]. Позднее, в начале 17 века, знаменитый итальянский физик Галилео Галилей построил составной микроскоп из вогнутых и выпуклых линз для изучения насекомых [27]. Сам термин «микроскоп» привл в науку немецкий ботаник Джованни Фабер в начале 17 века [28]. Термин, по аналогии с телескопом, составлен из двух греческих слов «микрон» - «маленький» и «скопейн» - «наблюдать». Во второй половине 17 века голландский учный – естествоиспытатель Антони ван Левенгук внс существенный вклад в развитие научной микроскопии [29]. Левенгук занимался изготовлением линз и построил несколько десятков конструкций микроскопов, некоторые из которых дошли до наших дней. Конструкции учного отличались простотой, однако с помощью них удавалось рассмотреть строение одноклеточных организмов, клеток крови, насекомых. Микроскопы Левенгука обладали значительно большим увеличением, чем приборы того времени, и достигали значений нескольких сот крат. Спустя двести лет, во второй половине 19 века немецкий физик – оптик Эрнст Аббе разработал теорию образования изображения в микроскопе, установил теоретические пределы разрешающей способности микроскопа, вывел «закон синусов», разработал методы расчта безаберрационных систем [19, 30-32]. Теоретические основы расчта оптики, разработанные Аббе, послужили мощной ступенью в дальнейшем развитии оптики и микроскопии в частности. Нельзя не отметить огромный вклад в становление и развитие отечественного микроскопостроения известных советских учных: Д.С. Рождественского [33-35], Е.Г. Яхонтова [36], В.П. Линника [37], А.И. Тудоровского [38], Г.Г. Слюсарева [48], В.Н. Чуриловского [67] и других. Используемые в настоящее время теоретические основы и принципы проектирования оптических систем разработаны в прошлом веке такими крупными выдающимися учными, как Д.Ю. Гальперн [39], Д.Д. Максутов [40-41], М.М. Русинов [18, 54], А.П. Грамматин [24, 58-60], В.А. Зверев [94-98], В.А. Панов [42, 51], Л.Н. Андреев и другими [51]. Методы расчта оптической схемы микроскопа разрабатывались многие годы и существуют не одно десятилетие. В настоящем исследовании для расчта объективов микроскопа для опорного канала схемы оптической когерентной томографии была использована классическая методика, разработанная Г.Г. Слюсаревым [48, 89], В.Н. Чуриловским [67, 91], М.М. Русиновым [92-93] и подробно рассмотренная в их трудах, а также в трудах В.А. Панова и Л.Н. Андреева [51].

Прежде чем начать расчт объектива, стоит определить, какую степень коррекции аберраций необходимо использовать в рамках поставленной задачи. Как известно, если классифицировать объективы микроскопа по степени коррекции той или иной аберрации, то можно выделить следующие типы: монохроматы, ахроматы, апохроматы, планобъективы. В объективах типа монохроматы исправлена сферическая аберрация, кома и астигматизм, но работают они в монохроматическом свете или в узком спектральном диапазоне. В объективах – ахроматах исправлены те же аберрации, а также хроматизм положения для двух длин волн и сферохроматическая аберрация. Объективы – апохроматы ахроматизованы для трх длин волн. В таких объективах хорошо исправлен вторичный спектр и сферохроматическая аберрация. В апохроматах для лучшей коррекции хроматических аберраций могут использоваться сткла и кристаллы с особым ходом дисперсии. Кроме того, если оценивать количественно, то сферическая аберрация апохроматов для основной длины волны в видимом диапазоне не превышает значения 0,1 , для крайних длин волн – 0,25 . Планобъективы в свою очередь можно разделить на планмонохроматы, планахроматы и планапохроматы. В таких объективах в дополнении к аберрациям, указанным выше, хорошо исправлены астигматизм и кривизна поля изображения. Кроме того, величина волновой аберрации по всему полю изображения не превышает 0,5 .

После выбора оптимальной степени коррекции объектива микроскопа необходимо выбрать метод расчта. Одним из самых простых методов расчта оптической системы является метод проб. Суть его заключается в том, что осуществляется поиск в каталогах, патентных базах аналогичной или близкой по габаритным характеристикам оптической системы. После того как такая система найдена, е необходимо отмасштабировать и привести значение оптических характеристик к заданному. После этого производится автоматизированная коррекция всей оптической системы. Метод проб один из самых простых и распространенных, однако, может занимать много времени и не принести нужного результата. Альтернативным методом расчта оптических систем является метод расчта Г.Г. Слюсарева [48, 89]. Такой метод применим на практике для объективов с небольшими числовыми апертурами и линейными увеличениями. Сущность метода – расчт специальных параметров P, W, C, определяющих значения аберраций третьего порядка в системе из компонентов с нулевой толщиной. Рассчитанные значения P, W, C определяют также значения конструктивных параметров системы. После ввода реальной толщины и высоты объектива, в случае необходимости, производится автоматизированная коррекция оптической системы. Существует также комбинированный метод расчта объективов микроскопа, который включает в себя расчт тонких компонентов согласно теории аберраций третьего порядка и метод проб. Такой метод уже многие десятилетия не теряет своей актуальности и признатся самым рациональным из представленных выше. Еще одним методом расчта объектива микроскопа является метод расчта по частям. Метод разработан во второй половине прошлого века и сочетает в себе все указанный выше методики. Сущность метода заключается в том, что объектив мысленно делится на две части, фронтальную и последующую, и каждая из частей рассчитывается отдельно согласно предъявляемым к ней требованиям. К фронтальной части, в виду того, что она должна работать с большими апертурами и полями, предъявляются особые требования. Во-первых, эта часть должна быть рассчитана с определнным согласно техническому заданию передним отрезком. Во-вторых, выходная апертура фронтальной части не должна принимать больших значений для того, чтобы была возможность рассчитать последующую часть по теории аберраций третьего порядка. В-третьих, фронтальная часть должна быть максимально корригирована, чтобы не усложнять конструкцию и расчты последующей части. Вследствие предъявляемых требований, фронтальную часть обычно рассчитывают с использованием методики, предложенной М.М. Русиновым [19, 54, 92], то есть с использованием поверхностей с особыми свойствами. Последующую часть объектива микроскопа рассчитывают согласно теории аберраций третьего порядка таким образом, чтобы остаточные аберрации были равны по модулю и обратные по знаку аберрациям фронтальной части. После расчта по точным формулам и присоединения фронтальной и последующей части производится финальная автоматизированная коррекция оптической системы микроскопа. Более подробно с методикой расчта объективов микроскопа по частям можно ознакомиться в трудах В.А. Панова и Л.Н. Андреева [51].

Исследование аберрационных свойств киноформного элемента и расчет его габаритных характеристик

Проанализировав уравнение волновой аберрации ДОЭ (2.15), можно отметить несколько важных положений. Часть членов уравнения зависит от величины изменения длины волны излучения и носит название хроматической волновой аберрации. Другая часть уравнения не пропорциональна величине и носит название монохроматической волновой аберрации. Члены уравнения монохроматических аберраций также имеют отличия. Часть из них зависит от координат точки на плоскости ДОЭ, другие – зависят от координат центров кривизны падающей волны и идеальной сферической волны, которые располагаются соответственно в плоскостях предмета и идеального изображения относительно ДОЭ. Первая группа монохроматической аберрации носит название сферической и не зависит от положения плоскостей предмета и изображения, вторая часть – полевые аберрации. Из уравнения (2.15) видно, что те члены, которые определяют фокусное расстояние ДОЭ (уравнение 2.12), не зависят от величин , то есть от положения предмета/изображения. Другими словами, не меняя передний и задний отрезок ДОЭ, то есть, не меняя значения его полевых аберраций, можно формировать структуры ДОЭ с различными фокусировочными свойствами. Разложив в степенной ряд выражение (2.9) эйконала записи ДОЭ, можно представить его в виде разницы эйконалов идеальных сферических фронтов с асферической добавкой , которая показывает величину дополнительной деформации волнового фронта и определяет значение коэффициентов сферической аберрации третьего и высших порядков: , (2.16) где – коэффициент асферической деформации эйконала записи ДОЭ.

Таким образом, уравнение волновой аберрации ДОЭ можно выразить, с учтом выражений (2.15) и (2.16): и \ P h h (2.17) где – задний отрезок ДОЭ в порядке дифракции; – коэффициенты сферической аберрации ДОЭ i-го порядка. Величина связана с следующим соотношением: (2.18) где передний отрезок ДОЭ; – задний отрезок ДОЭ. Разложив в степенной ряд выражение (2.17) и приведя его к канонической форме, можно получить упрощенные формулы для расчта коэффициентов аберраций третьего порядка. Для ДОЭ, нанеснного на плоскую поверхность, фокусирующего излучение в минус первый порядок дифракции коэффициенты аберраций третьего порядка равны [23]: , (2.19) где – коэффициент сферической аберрации третьего порядка; – коэффициент комы третьего порядка; – коэффициент астигматизма третьего порядка; – коэффициент кривизны поверхности изображения третьего порядка: – коэффициент дисторсии третьего порядка. Уравнения (2.19) показывают величину аберраций третьего порядка, вносимых непосредственно плоскостью дифракционного элемента. В случае реального изготовления, аберрации в выходном зрачке системы с ДОЭ вносит подложка, на которую нанесн дифракционный профиль, а также положение входного и выходного зрачка. Общая сводка формул аберраций третьего порядка ( ДОЭ, нанеснного на переднюю или заднюю поверхность плоскопараллельной пластины, с произвольным положением зрачков выглядит следующим образом [23]: , (2.20) где вспомогательные величины определяются уравнениями: [ ], (2.21) , (2.22) , (2.23) где – положение предмета/изображения относительно плоскости ДОЭ; – положение выходного зрачка относительно плоскости ДОЭ; – толщина подложки с дифракционным профилем, нанеснным на заднюю/переднюю е часть; – показатель преломления материала подложки с дифракционным профилем, нанеснным на заднюю/переднюю е часть.

В случае положения изображения, которое строит дифракционный элемент, на бесконечности, уравнение (2.21) изменится следующим образом:

Анализ хроматических аберраций третьего порядка ДОЭ показал сильную зависимость фокусного расстояния дифракционных элементов от длины волны излучения, в разы превосходящую таковую в рефракционных элементах.

В ходе исследования было установлено, что фокусное расстояние ДОЭ определяется выражением (2.12). Эмпирическим путм была установлена точная формула, связывающая первый коэффициент уравнения ДОЭ с его фокусным расстоянием : , (2.25) где – масштабный коэффициент. Уравнение (2.25) действительно для случаев осесимметричных систем, фокусирующих излучение в первый порядок дифракции.

Обоснование невозможности использования киноформа как единственного компонента объектива объектного канала интерференционного микроскопа

В ходе исследования была проанализирована возможность использования одиночного киноформа в качестве объектива объектного плеча интерферометра.

Анализ аберрационных свойств дифракционных элементов показал, что одиночный киноформ позволяет идеально исправить волновую сферическую аберрацию, но величина отступления от условия изопланатизма велика и принципиально неустранима при исправленной сферической аберрации [21].

Разработка методики расчта гибридных объективов

В виду того, что плоскость изображения системы проходит через вершину такой поверхности – отсутствует преломление осевого пучка лучей, отсутствует нарушение его гомоцентричности, т.е. поверхность не вносит сферическую аберрацию. В области, близкой к оптической оси, выполняется закон синусов. Профессором А.П. Грамматиным показано, что близфокальная поверхность не вносит кому и астигматизм третьего порядка [58]. Радиус кривизны такой поверхности определяется выражением: , (3.42) где – высота падения первого нулевого луча на поверхность; – показатель преломления среды до/после поверхности; – углы первого нулевого луча до/после поверхности. Кривизна близфокальной поверхности определяется формулой (3.33) [58].

Анализ возможных композиций гибридных объективов для спектрального диапазона 1,26-1,36 мкм На основе разработанной методики были рассчитаны гибридные гиперхроматические объективы для схем спектральной ОКТ [90]. Все объективы были рассчитаны для удобства в обратном ходе лучей. На рисунке 3.7 представлен пример такого объектива. Каждый компонент в объективе выполняет роль корректора той или иной аберрации. За счт изменения первого параметрического коэффициента киноформа задатся необходимое значение хроматизма положения. Первоначальная коррекция сферической аберрации киноформа также проводится за счт изменения его коэффициентов, начиная со второго. Для компенсации комы используется компенсатор в виде менисковой линзы с параллельным ходом первого нулевого луча внутри не. Использование толщины мениска в качестве коррекционного параметра приводит к устранению комы. Для коррекции кривизны поверхности изображения далее устанавливается компенсатор с апланатическими поверхностями в виде мениска с линейным увеличением, равным единице. Для коррекции астигматизма киноформа в схему введена плоско – выпуклая линза с конфокальной поверхностью. Коррекция астигматизма происходит с помощью изменения расстояния между компенсатором кривизны и конфокальной поверхностью с последующим изменением е радиуса. Для коррекции сферической аберрации, вносимой плоской поверхностью, используются коэффициенты параметрического уравнения киноформа. Необходимо отметить, что при исправленной сферической аберрации, киноформ не вносит сферохроматическую аберрацию [58]. После добавления в систему линзового компенсатора с конфокальной поверхностью необходимо задействовать коэффициенты киноформа для коррекции сферической аберрации, вносимой компенсатором. Вследствие этого, на краях спектрального диапазона значение сферохроматической аберрации системы может превышать допустимое значение. В процессе разработки гибридных объективов было предложено компенсатор комы выполнить в виде склейки из материалов с близким по значению показателем преломления среды, а коррекцию аберрации провести, изменяя значение ахроматического радиуса. В ходе окончательной коррекции всей системы гибридного гиперхроматического объектива, последняя поверхность компенсатора астигматизма была задана концентричной входному зрачку. Такая поверхность не нарушает симметрию пучков относительно главного луча, то есть не вносит кому и астигматизм, а значит, е можно назвать изопланатической [24, 58].

В виду того, что объектив микроскопа относится к категории оптических систем с качеством, ограниченным дифракцией, оценка качества разработанных систем производилась согласно критерию Марешаля [20]. В таблице 3.1 представлены основные характеристики разработанного объектива, а также значения среднего квадрата деформации волнового фронта. Конструктивные параметры объектива вынесены в приложение П.1.1. На рисунках 3.8 – 3.10 представлены графики волновой аберрации для различных случаев работы системы. На основной длине волны источника излучения мкм плоскость предмета гиперхроматического объектива располагается на глубине 0,5 мм исследуемой среды. При изменении длины волны излучения источника с мкм происходит смещение предметной плоскости объектива на поверхность. В случае изменения рабочей длины излучения источника с мкм, плоскость предмета смещается на глубину 1 мм исследуемой поверхности. Стоит отметить, что разработанные гибридные объективы работают в монохроматическом излучении, а представленные графики волновой аберрации системы для всего рабочего диапазона источника показывают степень коррекции аберраций на рабочей длине волны и величину ошибки волнового фронта для крайних диапазонов излучения, вызванную хроматизмом положения. На рисунке 3.12 представлен график хроматизма положения системы.

Исследование возможности разработки линзовых гиперхроматических объективов для спектральной области 0,8-1,0 мкм

Задача исследования и разработки объективов для оптической когерентной томографии для спектрального диапазона 0,8 – 1,0 мкм стала актуальной с появлением в этой области спектра лазеров с перестраиваемой длиной волны [15, 104]. Исследования учных показали, что, как и в случае с диапазоном 1,26 – 1,36 мкм, данный диапазон безопасен для биологических тканей и объектов [14].

В ходе разработки гибридных гиперхроматических объективов для спектральной области 0,8 – 1,0 мкм была применена разработанная методика, приведнная в главе 3. Ниже представлены примеры оптических систем объективов, разработанных для объектного канала интерференционного микроскопа. Конструктивные параметры объективов вынесены в приложение 1.

Для расчта фокусного расстояния киноформа в составе гибридного объектива можно воспользоваться выражением (3.10). Рассчитанный киноформ будет вносить необходимую величину хроматизма положения в систему после добавления линзовой части. На рисунке 4.1 представлен пример гибридного гиперхроматического объектива. Первым компонентом системы выступает плоскопараллельная пластинка с киноформным профилем. Киноформ, как показано в главе 2, позволяет внести заданное значение хроматизма положения, а также корригировать сферическую аберрацию третьего и высших порядков, вносимую самим киноформом и линзовой частью. Для коррекции комы киноформа в системе предложено использовать компенсатор комы В.Н. Чуриловского. Компенсация комы достигнута за счт изменения толщины мениска. Для коррекции полевых аберраций в систему добавлены ещ четыре линзы, две из которых склеенные. Линзовая часть объектива состоит из пяти компонентов из двух сортов сткол. В ходе исследования было обнаружено, что в данном спектральном диапазоне параметры зон киноформа принимают значительно меньшие значения, нежели в диапазоне 1,26 – 1,36 мкм. В то же время, этого достаточно для полной коррекции аберраций и получения дифракционного качества изображения. В таблице 4.1 представлены основные характеристики разработанной оптической системы и характеристики качества. Как видно из таблицы 4.1, средний квадрат деформации волнового фронта для центра и края поля на крайних длинах волн спектрального диапазона достигает значения 0,013, что эквивалентно числу Штреля 0,993. Конструктивные параметры объектива вынесены в приложение П 1.11. На рисунках 4.2 – 4.4 представлены графики волновой аберрации системы.

Гиперхроматический объектив с киноформом 12 профиль, необходимый для задания хроматизма положения и для коррекции сферической аберрации. Для оптимизации конструкции объектива линзовая часть объектива разработана с применением поверхностей с особыми свойствами. Указанная методика приведена в главе 3. Линзовая часть объектива состоит из компенсатора комы, а также двух менисков, необходимых для коррекции полевых аберраций. Первая поверхность второго мениска – конфокальная, необходима для коррекции астигматизма. Для коррекции кривизны поверхности изображении в систему был добавлен компенсатор с биапланатическими поверхностями. В ходе автоматизированной коррекции толщина мениска с конфокальной поверхностью наряду с другими переменными была задана в качестве изменяемого параметра. Как видно из рисунка и представленных ниже таблиц, полной коррекции аберраций удалось достичь с помощью киноформа и трх линзовых компонентов. Однако второй мениск выглядит достаточно не технологичным, вследствие толщины, которая превосходит световой диаметр более чем в два раза. В случае технологической необходимости, такой мениск можно разрезать в одном или нескольких местах, затем склеить, что не повлечт за собой изменения качества оптической системы. В таблице 4.2 представлены основные характеристики разработанной оптической системы и характеристики качества. Конструктивные параметры системы вынесены в приложение