Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Отечественное стекловарение должно развиваться в указанных выше основных направлениях, наглядно представленных стрелами на рис. 1. Заметим, что в каталогах оптических стекол промышленно развитых зарубежных стран имеются аналоги наиболее интересных марок групп стекол, близких к отечественным.
Хотя в каталогах ряда стран (СССР, ФРГ, ГДР, Англии, США, Франции) имеются стекла с близкими, а подчас и тождественными оптическими константами, но по некоторым другим свойствам — химической устойчивости, коэффициенту расширения — они, подчас, отличаются. Получилось это вследствие того, что в этих странах технология варки стекол, их составы, методы испытаний и контроля и т. п. разрабатывались независимо друг от друга.
К сожалению, расширялся каталог оптических стекол в большей степени спорадически; в результате появлялись марки стекол с близкими оптическими постоянными, исключить которые из каталога в настоящее время затруднительно, поскольку на их основе в свое время были разработаны те или иные оптические системы, выпускающиеся промышленностью.
К чести отечественного каталога следует отметить, что его ассортимент, как по количеству входящих в него стекол, так и по типам стекол является наиболее сокращенным.
Лв
Рис. 1. Желательные направления развития оптических стекол
39
Действительно, если в каталоге фирмы «Хойа» (Япония) до последних лет значилось 226 марок стекол, в каталогах фирм «Шотт-Йена» (ГДР) — 179 стекол; «Парра Манту а» (Франция) — 175 стекол; «Охара» (Япония) — 166 стекол, то в каталоге СССР — 108 стекол, что по численности весьма близко к ассортименту стекол (102), выпускаемых шестью американскими фирмами («Корнинг», «Говард», «Бауш и Ломб», Бюро стандартов, «Питтс-бургская компания», «Истмен Кодак»).
Строго говоря, отечественный каталог можно было бы сократить приблизительно вдвое, оставив в каждой группе стекол наиболее интересные марки стекол данной группы; однако при этом понадобилось бы выполнить большую работу по переработке технической документации и производственной переоснастке выпуска ряда изделий оптико-механической промышленности, в которых применены различные марки стекол подчас с близкими оптическими постоянными.
Однако даже после проведения такой работы, спустя несколько лет каталог вновь неизбежно расширится, так как разработка новых стекол в указанных выше направлениях протекает постепенно: даже незначительные (на первый взгляд) совершенствования оптических констант стекол являются итогом большой работы.
Еще раз отметим, что процесс сокращения ассортимента каталога определяется отнюдь не задачей перерасчета оптических систем, содержащих исключаемые из каталога стекла. При современных методах расчета с помощью ЭВМ такая задача не является определяющей; гораздо более трудоемким является процесс переработки конструкторской документации и технико-технологической переоснастки промышленного производства уже освоенного изделия.
Обычно проводимый статистический анализ степени распространенности различных марок стекол, исходя из объема их ежегодных варок, не совсем правилен: ряд марок стекол был в свое время применен в весьма малогабаритных линзах объективов микроскопов, для которых одна варка стекла обеспечивает потребность в них производства на несколько лет.
Характеризуя оптические постоянные стекол как коррекционные параметры при расчете оптических систем, укажем, что расширение области численных значений этих параметров (в указанных выше направлениях) может привести:
а) к возможности более совершенной коррекции аберраций, а, следовательно, к повышению качества оптического изображения в системах данной оптической схемы;
б) к форсированным оптическим характеристикам, в частности к повышению светосилы системы без усложнения ее оптической схемы;
в) к упрощению оптической схемы системы, т. е. сокращению числа линз.
40
Оптические постоянные стекол являются особо действенными параметрами при исправлении аберраций простейших оптических систем, имеющих малое число коррекционных параметров.
В двухлинзовых комбинациях влияние констант стекол особенно велико [3]. Можно представить коэффициент Петцвеля я, определяющий кривизну поверхности изображения такой комбинации, как функцию хроматического параметра С и констант (п, v) стекол
п = (Уа/Я8 — vi/,fU) — viva О/” 1 — lfnz) С ^
V2 — Vj
Применение особо тяжелых кронов в сочетании с легкими флинтами позволяет уменьшить величину л на 25—30% при тех же значениях оптических сил линз, что обеспечивает возможность повышения относительного отверстия.
В простейших трехлинзовых анастигматах «Триплет» и его вариациях влияние оптических постоянных стекол остается столь же действенным. В частности, применение стекол типа СТК приводит к уменьшению в этих системах кривизны поверхности изображения на 20—25%, что позволяет повысить поле зрения или относительное отверстие этих систем.
В более сложных (многолинзовых) оптических схемах несколько вуалируется влияние констант стекол на аберрационные свойства систем: иногда в них удается получить приблизительно тождественное исправление аберраций при применении как сверхтяжелых, так и обычных тяжелых кронов. В свое время такие случаи были проанализированы автором [2].
