Большая техническая энциклопедия
2 3 8 9
U
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
А- АА АБ АВ АГ АД АЗ АК АЛ АМ АН АП АР АС АТ АУ АЭ

Аберрация - система

 
Аберрации системы и конечность размеров источника света ограничивают пределы уменьшения б; поэтому для уменьшения аберраций и, следовательно, уменьшения б в II.
Аберрации системы, полученные из расчета в первом приближении, всегда оказываются довольно большими, и потому прежде всего необходимо выяснить, насколько следует изменить полученные аберрации.
Так как аберрации системы изменяются не скачкообразно, то рассчитать среднюю плотность Р удобно следующим образом.
В работах [96, 189] были исследованы аберрации электронноопти-ческих систем с симметрией вращения при наличии объемных зарядов, причем во второй из указанных работ учтен также релятивистский эффект.
Двухлинзовые компенсационные системы. а, б - Бз ( т, км - f. Сопоставляя эти графики с графиками аберраций двухлин-зовых систем, построенных из концентрических и апланатических поверхностей, видим, что компенсационные системы обладают значительно большими аберрациями высших порядков, чем системы изопланатические.
Это поле вносит вклад лишь в аберрации системы.
Такой же подход удобен для расчета аберраций систем линз через коэффициенты аберрации отдельных элементов системы. Окончательный вид матриц получается достаточно сложным. Причем в общем случае [151] выражение для любого конкретного коэффициента аберрации системы линз содержит не только соответствующие коэффициенты отдельных линз, а может содержать весь набор их коэффициентов аберраций. Единственным исключением являются аксиальные аберрации, которые зависят только от аксиальных коэффициентов аберраций отдельных линз. Тем не менее смешивание сферической и аксиальной хроматической аберраций также не является простой задачей. Мы вернемся к этому вопросу в разд.
По этой формуле вычисляется в угловой мере меридиональная аберрация системы по, известным значениям поперечных мери-двевальных аберраций в передней фокальной, плоскости как жда ствующей окуляру системы, так и самого окуляра.
Уравнение (5.206) может быть использовано без изменения для вычисления коэффициента аберрации Ссо системы, если рассматривать ее как одну линзу. Эти интегралы появляются в уравнениях (5.310) и (5.311) соответственно. Таким образом, можно выразить коэффициент аберрации составной линзы через коэффициенты аберрации ее компонентов, если учесть, что для составной линзы h ( z) является единственным лучом и h ( zm) h m может принимать любое отрицательное значение.
График дисторсии одиночной линзы.| Кривые аберраций наклонного пучка лучей в меридиональной плоскости одиночной. Так или иначе, но изменение температуры бесспорно сказывается на аберрациях системы и ее фокусном расстоянии, что в определенной мере ведет к нарушению качества изображения. Нужно также учесть, что рассматривалась только одиночная линза и предел изменения температуры был взят далеко не максимальным. Оптические приборы могут работать при температуре в диапазоне 150 - 200 С ( например, в космосе) или даже еще выше.
Перераспределение световой энергии в плоскости изображения зависит, в основном, от аберраций системы и дифракции. Необходимо отметить, что дифракция системы зависит от величины волновых аберраций, определяющих разности хода для всех интерферирующих между собой лучей, а также от формы отверстия, ограничивающего рассматриваемый пучок лучей. Не останавливаясь на конкретном выводе-формул перераспределения световой энергии, зависящей от выше изложенных причин, условимся, что световая энергия распределена в точке А в виде функции Еы на отрезке А.
Если в микроскоп попадает излишний свет, то он может уменьшить контраст изображения вследствие аберраций системы, рассеяния и вредных рефлексов. Во избежание этого полевую диафрагму 3, края которой видны в поле зрения окуляра, открывают лишь настолько, чтобы ее изображение было равно полю зрения. Апертурную диафрагму 4, изображение которой при вынутом окуляре видно в плоскости выходного зрачка объектива 8, обычно открывают так, чтобы ее видимый диаметр был равен 2 / 3 диаметра выходного зрачка. Неполное раскрытие апертурной диафрагмы конденсора несколько снижает разрешающую способность микроскопа, но зато приводит к значительному увеличению контраста изображения. Апертурную диафрагму раскрывают полностью до размера выходного зрачка объектива лишь в тех сравнительно редких случаях, когда требуется реализовать всю разрешающую способность микроскопа.
В случае переноса предмета в бесконечность изображение перейдет в фокальную плоскость составленной системы; при этом аберрации системы соответственно изменятся.

Вычисление аберраций катодных линз - задача весьма сложная [9], поэтому обычно формой эмитирующей поверхности пренебрегают и считают, что аберрации пушки равны аберрациям системы, формирующей пучок с виртуальным источником.
Расчет этих систем облегчается тем, что достаточно его выполнить для одной точки центра поля; вместе с тем связь радиусов с расстоянием от вершины поверхности до центра симметрии лишает почти полностью эти параметры способности исправлять аберрации системы, н основными, действенными параметрами становятся показатели преломления, но и последние не дают большого простора для изобретательства. Наибольший интерес представляют зеркально-линзовые концентрические системы.
Для реальных оптических систем можно принять разрешающую силу объектива - 30 линий на 1 мм, в таком случае в интерферометрах с полем - 0 100 мм и масштабом изображения - 1: 5 ошибка, вызванная аберрациями системы, составит - 0 15 мм в плоскости исследуемой неоднородности. Учитывая дополнительную потерю за счет зернистости фотоматериала, составляющую 0 05 мм ( для масштаба 1: 5), получим величину общей разрешающей способности - 0 2 мм. Это несколько меньше, чем ошибки, вызванные дифракционными явлениями, но при малых масштабах изображения могут превосходить ее. Следовательно, в отличие от схемы интерферометра Маха-Цендера, где дифракционные ошибки пренебрежимо малы по сравнению с аберрационными [4], для многолучевого интерферометра величины обеих погрешностей соизмеримы.
Такой метод изменения радиусов кривизны и изучение влияния этих изменений на исправление тех или иных аберраций оптической системы были реализованы также и аналитически - путем замены физического изменения кривизны поверхностей отдельных линз тригонометрическим расчетом хода лучей через поверхности разрабатываемой системы и последующего определения изменений аберраций системы.
Однако следует отметить обстоятельство, которое дает возможность, жертвуя небольшой частью световой энергии, добиться хорошей равномерности освещенности плоскости РР1 и стоящих за ней, в частности плоскости экрана ЭЭ Если все светильники одинаковы по форме н стоят на равных расстояниях друг от друга как в вертикальном, так н в горизонтальном направлении, то распределение световой энергии в плоскости PPt носит двоякопериодический характер ( в обоих указанных направлениях); при этом должно соблюдаться условие, чтобы при переходе от одного светильника к следующему аберрации системы LjZ2 оставались постоянными, что всегда происходит, когда число светильников велико. Кроме того, необходимо, чтобы потоки, излучаемые всеми светильниками, были равны. Указанное свойство сохраняетсй и иа плоскости экрана ЭЭt, на котором вследствие размазывания картины распределения освещенности из-за дефокусировки скачки освещенности становятся меньше, чем в плоскости РР, таким образом, возможность уравнять распределение на экране тем же способом, что для плоскости PP-i ( введением рассеивателя), остается н решение задачи облегчается благодаря уменьшению колебаний освещенности.
Члены, не содержащие апертурных углов, определят собой дис-торсию системы. Изучая аберрации кособоких систем, мы ограничимся рассмотрением лишь тех аберраций, которые отсутствуют у центрированных систем; поэтому будем рассматривать лишь аберрации первого и второго порядка - астигматизм, кому и дисторсию.
Практически во многих случаях представляется возможным осуществить разделение падающих и отраженных пучков лучей при сравнительно небольших децентрировках элементов оптической системы. Это обстоятельство может в значительной степени облегчить исправление аберраций нецентрированной системы.
Как волновые, так и геометрические аберрации изменяются с изменением величины апертурных углов при сохранении самой оптической системы неизменной. Поэтому для получения независимых от величин апертурных углов выражений аберраций системы выгодно вводить постоянные коэффициенты аберраций, которые могут охарактеризовать свойства получаемого изображения.
Таким образом, в пятом порядке, как и в третьем, удается выразить аберрации системы через аберрации ее элементов в самом общем виде, однако соответствующие выражения оказываются более громоздкими. По существу, формула (2.22) по сравнению с (2.5) не упрощает аналитического расчета.
Кривые пропускания фторопла-ста-3 ( 1 толщиной 1 см и пленки метилметакрилата ( 2 толщиной 0 02 мм. Применение пластмасс значительно упрощает и удешевляет изготовление оптики для инфракрасной аппаратуры. Ценным свойством пластмасс является возможность изготовления из них дешевой асферической оптики, позволяющей снизить аберрации оптичес-ских систем.
Тот же результат можно получить, последовательно преобразуя аберрации от элемента к элементу и каждый раз добавляя искажения, вносимые очередной поверхностью системы. Формула (2.16) математически выражает важный для теории третьего порядка факт: в этом порядке аберрации системы можно выразить в виде суммы аберраций составляющих ее элементов, заданных в их выходных зрачках и пересчитанных в выходной зрачок системы путем соответствующих масштабных изменений зрачковых и полевых координат.
Все светильники должны быть одинаковы, излучать равные потоки и располагаться так, чтобы нх центры н в вертикальном, и в горизонтальном направлении находились на равных расстояниях р и р друг от друга. PPi - Оптическая система ЬгЬг изображает эту плоскость на плоскость Р Р; вследствие аберраций системы L L, этн изображения искажены. Еще больше размыты из-за расфокусировки изображения зрачков в плоскости экрана ЗЭЬ особенно на его краях, но все же колебания освещенности, особенно в середине экрана, где аберрации малы, достаточно велики.
Пятна пересечения луча при входе и выходе из системы не должны налагаться ни на какие другие пятна, соответствующие любому отражению. Для соблюдения этого условия необходимо избегать увеличения диаметра пятна, которое может быть вызвано аберрациями системы или плохим изготовлением поверхности. Расчет показывает, что вследствие малых углов луча с нормалями к поверхности аберрации системы малы.
Оптическая схема укороченного трехлиизового объектива ( Р Ю при Д 0 15.
Возвращаясь к методике расчета укороченного трехлинзо-вого объектива, отметим, что выражения (4.35), (4.36), а также первое из уравнений системы (4.38) получены в предположении, что в короткофокусном дублете необходимо скомпенсировать первую кому пятого порядка. В общем случае требуется не устранить одну, пусть даже превалирующую, аберрацию, а минимизировать влияние всех аберраций системы.
После того как составлена сводка результатов тригонометрического расчета, необходимо проверить при - помощи приемов, указанных в [ 10, гл. Решение этого важного вопроса связано с большими трудностями, так как до сих пор не существует простых критериев, позволяющих судить о качестве изображения на основании данных тригонометрического расчета. Приходится пользоваться эмпирическими правилами, главным образом сравнением кривых аберраций системы с кривыми объективов того же типа или похожих с хорошим качеством изображений.
Такой же подход удобен для расчета аберраций систем линз через коэффициенты аберрации отдельных элементов системы. Окончательный вид матриц получается достаточно сложным. Причем в общем случае [151] выражение для любого конкретного коэффициента аберрации системы линз содержит не только соответствующие коэффициенты отдельных линз, а может содержать весь набор их коэффициентов аберраций. Единственным исключением являются аксиальные аберрации, которые зависят только от аксиальных коэффициентов аберраций отдельных линз. Тем не менее смешивание сферической и аксиальной хроматической аберраций также не является простой задачей. Мы вернемся к этому вопросу в разд.
Пятна пересечения луча при входе и выходе из системы не должны налагаться ни на какие другие пятна, соответствующие любому отражению. Для соблюдения этого условия необходимо избегать увеличения диаметра пятна, которое может быть вызвано аберрациями системы или плохим изготовлением поверхности. Расчет показывает, что вследствие малых углов луча с нормалями к поверхности аберрации системы малы.
В некоторых оптических приборах, например в телескопах и микроскопах, эта нижняя граница разрешающей способности реализована. В линзах, которые должны покрывать более обширные поля, например в линзах, используемых для фотографических и телевизионных объективов, разрешающая способность лимитируется другими условиями, а именно аберрациями системы. Этот термин используется в более широком смысле для описания предельных возможное гей линзы в отношении воспроизведения мелких деталей.
Голографические и обычные оптические элементы имеют одно общее важное свойство: любой отдельный элемент может быть изготовлен так, что он будет иметь нулевые или малые аберрации для одной пары сопряженных точек. При этом для других сопряженных точек возникают аберрации. Чтобы избежать аберраций в некоторой протяженной области поля зрения или зрачка, в систему вводят дополнительные элементы. Параметры дополнительных элементов позволяют конструктору уменьшить аберрации системы в целом. В этом смысле задача разработчика состоит в том, чтобы определить, какие элементы и в какое место системы их нужно вставить, чтобы они действительно позволили устранить аберрации.
В связи с изложенным необходима разработка таких оптических систем ( объективов), которые позволили бы, максимально используя достоинства ДОЭ, существенно снизить негативное влияние их хроматизма и низкой дифракционной эффективности. Подобную задачу в какой-то мере решают комбинированные системы, включающие рефракционные и дифракционные элементы, если основной вклад в оптическую силу объектива вносят рефракционные линзы, тогда как дифракционные элементы выступают в роли корректоров аберраций. В то же время низкая оптическая сила ДЛ не препятствует управлению ее сферической аберрацией, что позволяет эффективно корректировать аберрации системы. Возможен и другой вариант построения комбинированного объектива, когда в нем используют одну ДЛ с большой оптической силой и рефракционные элементы в качестве корректоров.
Следующими были рассмотрены асимптотические аберрации. Уравнения (5.255) и (5.273) являются полиномиальными выражениями для асимптотического сферического и хроматического коэффициентов аберрации соответственно иа основе взаимного увеличения. Аберрации тонких линз, а также их комбинаций были обсуждены довольно подробно. Выражения (5.305) и (5.314) - дополнительные формулы суммирования для диска сферической и хроматической соответственно аберраций системы из двух линз. Были рассмотрены дифракция, пространственный заряд и другие дополнительные источники аберраций, а также различные методы коррекции аберраций. Понятие яркости (5.329) и (5.331) было введено совместно с рассмотрением тока и его плотности. Одновременное действие различных аберраций может быть выражено в виде (5.337) для одной линзы и в виде (5.364) для комбинации из двух линз.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2019
словарь online
электро бритва
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11