Введение к работе
Актуальность темы
Среди большого многообразия существующих сегодня ОС, объективы с телецентрическим ходом главных лучей (далее - ОТХ) зашшают значительное место как по ширине области их применения, так и по объемам выпуска и продаж Требование обеспечения тслецентричиости пучков лучей со стороны предмета или изображения часто предъявляется ко многим типам ОС по самым разнообразным причинам. При расчете таких объективов разработчик сталкивается с необходимостью решения целого ряда специфических задач (обеспечение жёстко заданных габаритных размеров, особые требования к ходу лучей, ортоскопичность, дифракционное качество изображения и др.).
Вследствие этого разработка для систем ОТХ соответствующих подходов по выработке технических требований, расчёту и оценке качества их изображения, подобно тем, которые уже существуют и успешно применяются в отношении такого рода систем, как микро-, фото-, гидросъёмочные объективы и др., представляется достаточно актуальной и полезной с практической точки зрения Решение данной задачи позволит упростить и ускорить процесс создания ОТХ и родственных им ОС.
Цепь работы
Цель диссертационной работы состоит в разработке теории и методов проектирования, синтеза и исследования свойств систем ОТХ различного назначения, а также в создании на их основе ряда конкретных образцов телецентрических ОС нового поколения с повышенными техническими характеристиками.
Задачи исследования
1. Изучение способов синтеза широкоугольных телецентрических объективов
(далее-IJITO), 2 Исследование возможностей коррекции дисторсии в системах ШТО;
-
Изучение влияния аберрационного виньетирования, отступления от условия синусов и аберраций в зрачках в системах ШТО на их оптические характеристики;
-
Разработка метода оценки точности ортоскопических объективов измерительных систем;
-
Разработка ряда оптических систем ОТХ различного назначения с повышенными характеристиками.
Методы исследования
-
Методы синтеза оптических систем на основе поверхностей с известными свойствами и с использованием классических законов оптики;
-
Математические методы исследования обнаруженных зависимостей;
-
Математические модели структуры изображения, методы и критерии оценки его качества;
РОС. К -'МДЛЬНАЯ
БИ» '(-КА
С.Пе.ербург
гообрк
4. Численные методы исследования оптических систем.
Научная новизна диссертации
-
Изучено влияние отступления от условия синусов Аббе пучка главных лучей на оптические характеристики ШТО;
-
Исследован эффект аберрационной телеценгричносги (ЭАТ), выделен отдельный тип аберрационно-телецентрических ОС, изучены их свойства и коррекционные возможности, предложен способ практического использования ЭАТ при разработке ШТО с уменьшенной дисторсией;
3 Получено выражение дисторсии в аберрационно-телеценгрической ОС;
4. Обнаружено, что выражение дисторсии аберрационно-телеценгрической ОС
аналогично формуле Конради, определяющей сагиттальную кому;
5 Изучена причина и дана оценка систематических погрешностей в измерительных системах, вызываемых присутствием в ортоскопических объективах несимметричных аберраций высших порядков;
Основные результаты, выносимые на защиту
1 Результаты изучения функции аберрационного виньетирования, отступления
от условия Аббе и аберраций в зрачках в системах ШТО;
-
Эффект аберрационной телецентричности и его практическое использование при разработке ШТО;
-
Формула дисторсии для случая аберрационно-телецентрической ОС;
4 Численные критерии оценки систематических погрешностей в
измерительных системах, ортоскопические ОТХ которых несвободны от
несимметричных аберраций высших порядков;
5. Оптические схемы широкоугольных объективов эндоскопов, проекционных
ортоскопических объективов с улучшенными характеристиками.
Практическая ценность работы
1. Рассмотрен метод компоновки и синтеза различных ШТО;
2 Изучен эффект аберрационной телецентричности, решена задача его
практического использования при разработке систем ШТО;
-
Предложены удобные численные критерии оценки точности ортоскопических ОТХ измерительных систем;
-
В результате исследований разработан ряд ОТХ различного назначения для перспективных приборов нового поколения, в том "числе, "семейства объективов эндоскопов, проекционных ортоскопических объективов и объективов микроскопов. Все они' внедрены в производство на ОАО «ЛОМО» и защищены патентами.
Апробация результатов
Основные результаты работы представлялись на V международной конференции «Прикладная оптика» (15-17 октября 2002 года, Санкт-Петербург), на семинарах кафедр Прикладной и компьютерной оптики и
Системотехники оптических приборов и комплексов СПбТУИТМО, а также на заседаниях научно-технического совета ОАО «ЛОМО»
Публикации
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 84 наименований и трех приложений, содержит 140 страниц основного текста, 24 рисунка и 1 таблицу.
