Допуски и качество оптического изображения - Сокольский М.Н.
ISBN 5-217-00547-5
Скачать (прямая ссылка):
В гл. 2 изложены теоретические основы расчета допусков на формы оптических поверхностей; рассмотрены методы распределения допусков по поверхностям; дана оценка трудоемкости изготовления в серийном производстве и качества изображения адаптивных систем. Расчеты допусков центрировки поверхностей и компонентов обычно выполняют на основе анализа поперечных аберраций.
В гл. 3 рассмотрены волновые аберрации при наличии де-центрировок, глобальное разложение волновой аберрации при наличии децентрировок, глобальное разложение волновой аберра-
4 ции по зрачку и полю изображения, влияние децентрировок на качество изображения и методы их расчета.
Расчет допусков углов отражательных призм, а также ФРТ и ОПФ при наличии двоения изображения и поперечного хроматизма, обусловленного клиновидностью развертки призмы в плоскопараллельную пластинку и пирамидальностью, изложены в гл. 4.
Существенное влияние на качество изображения оказывают погрешности оптического материала: оптическая неоднородность и краевое двойное лучепреломление, бессвильность, пузырность. Исследованиям их влияния на качество изображения, теоретически обоснованному выбору требований к материалу посвящена гл. 5.
Значительное внимание в книге уделено примерам расчета допусков в процессе изготовления и сборки наиболее часто встречающихся на практике деталей и компонентов.
Данная книга является результатом исследований и разработок, выполненных автором в процессе многолетней деятельности в оптико-механической промышленности, а также изучения и обобщения новейших отечественных и зарубежных достижений в этой области.
Автор выражает благодарность проф. д-ру техн. наук С. А. Родионову за ценные советы и постоянное внимание к работам, проводившимся по тематике книги, коллегам — за помощь при работе над книгой, особенно канд. техн. наук И. П. Агурку.
Автор признателен лауреату Ленинской премии проф. В. А. Звереву за постоянную поддержку и доброжелательное внимание к данной работе.
Автор с благодарностью примет все замечания и пожелания, которые просим направлять в адрес издательства: 191065, Ленинград, ул. Дзержинского, 10. Г лава 1
РАСЧЕТ ДОПУСТИМЫХ ЗНАЧЕНИЙ АБЕРРАЦИЙ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Наличие аберраций в оптической системе, обусловленных как погрешностями расчета, так и погрешностями изготовления и сборки, приводит к искажению качества оптического изображения. Известны характеристики и критерии качества изображения, применяемые для оценки оптических систем в зависимости от их назначения. Остановимся на основных понятиях и определениях теории оценки качества изображения, с позиций которых рассматриваются допустимые значения аберраций.
1.1. ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ
Качество изображения удобно оценивать по распределению освещенности в изображении типовых объектов: точки, линии, края равномерно светящейся плоскости, синусоидальной и прямоугольной миры и других объектов.
Основными характеристиками качества изображения являются функции рассеяния точки (ФРТ) и оптическая передаточная функция (ОПФ). Знание этих характеристик позволяет найти распределение освещенности в изображении объекта конечных размеров, а также сформулировать критерии качества изображения. Вопросам теории качества изображения посвящено значительное число работ, например [7, 29, 67], поэтому, в данном параграфе мы кратко остановимся лишь на основных положениях и формулах, необходимых для дальнейшего изложения материала.
Функция рассеяния точки (ФРТ) D (y', z') характеризует распределение освещенности в изображении точечного источника, даваемого оптической системой, и определяется квадратом модуля комплексной амплитуды E (y', г'):
D (у', г') = E (y', z) Е* (у\ z') = \ E (y', z") I2,
где знак «*» означает комплексно сопряженную величину. Распределение комплексной амплитуды в плоскости изображения с точностью до постоянного множителя с представляет собой
6 ческой системы
преобразование Фурье комплексной амплитуды на выходном зрачке или комплексного пропускания оптической системы У') _
F (у', г') = C1 j J F (?\ у') exp [ik ф'у' + y'z')] rf?' dy',
где у', z' — координаты в плоскости изображения; R— радиус сферы сравнения; Dp — освещенность в плоскости входного зрачка; к — длина волны; k — волновое число; ?' = m'/R-, у' = = M'IR — направляющие косинусы луча, проходящего через рассматриваемый элемент зрачка с координатами т', Af'; Sp — площадь выходного зрачка. Обозначения показаны на рис. 1.1: точка А' (О, О) — параксиальное изображение точечного объекта; A' (y', z') — точка, в которой рассматривается комплексная амплитуда E (y', г'), находится в окрестности точки А' (О, О); точка О — центр выходного зрачка; А' (О, О) О =R.
Комплексное пропускание для точечного объекта с точностью до постоянного множителя с выражается через коэффициент пропускания системы по зрачку P (?', 7') и волновую аберрацию ^ (?'> 7 ) волнового фронта, выходящего из системы относительно сферы сравнения:
F (?\ у') == cpV (P', у') exp [iIkW (?'t у')]. (1.2)
