Математика	Физика	Химия	Биология	Техника и технологии
	Методы расчета оптических систем-С л юс а рев Г. Г Машиностроение», 1969, 672стр. Табл. 57. Илл. 201. Библ. 69 назв.
Методы расчета оптических систем. Изд. 2-е, доп. и пере-раб. С л юс а рев Г. Г., изд-во «Машиностроение», 1969, 672стр. Табл. 57. Илл. 201. Библ. 69 назв. За 30 лет, прошедших со времени выхода первого издания, в прикладной (вычислительной) оптике произошли большие изменения: появились новые области применения оптических систем, новая методика_расчета, на которую повлияло появление электронно-вычислительных машин, в практику вошел ряд новых систем, усовершенствовалась методика оценки качества изображения, понятие разрешающей способности получило дальнейшее развитие. Все это вызвало полную переработку книги. Во втором издании заново написаны главы, посвященные методике автоматического расчета систем, основам расчета допусков в оптических системах, оценке качества изображения, влиянию изменения температуры на изображение, полностью переработаны сведения по расчету хода лучей, аберрациям третьего порядка, предварительному расчету конструкций систем, общей методике расчета систем. Книга предназначена для инженерно-технических работников — вычислителей и конструкторов оптических систем и широкого круга инженерных работников оптической промышленности. ПРЕДИСЛОВИЕ За тридцать лет со времени выхода первого издания монографии «Методы расчета оптических систем» произошли большие изменения в прикладной (вычислительной) оптике. Значительно расширилась спектральная область применения оптических систем, для чего понадобились не только новые материалы, но даже и новая методика расчета, например для рентгеновского диапазона. Требования к апертурным углам ряда оптических систем типа коллективов и конденсоров достигли пределов возможного —90°, а вместе с тем система не должна содержать более одной-двух линз. Применение асферических поверхностей уже не является таким редким явлением, каким оно было 30 лет назад, и теория оптических систем с асферическими поверхностями получила заметное развитие; особенно пришлось усовершенствовать методику практических расчетов таких систем. Но главным событием последних лет оказалось создание быстродействующих электронных вычислительных машин (ЭВМ), от которых помимо значительного сокращения времени на расчет хода лучей (что привело к возможности не считаться с числом лучей и вычислять на бумаге важнейшие характеристики качества изображения, даваемого оптическими системами) можно было ожидать полной автоматизации расчетов. Однако опыт работы с такими машинами показал, что эти надежды пока преждевременны. Лишь глубокое знание аберрационных свойств оптических систем позволяет направить работу электронных вычислительных машин таким образом, чтобы в малые сроки добиться нужных результатов. Появление машин не умалило значения теории аберраций; наоборот, оно привело к необходимости углубления этой теории в некоторых направлениях, например в области аберраций и исследования свойств систем с асферическими поверхностями. Электронные вычислительные машины значительно ускорили расчеты таких простых систем, как объективы зрительных труб, и в этой области достигнута почти полная автоматизация. Расчеты сложных оптических систем, как, например, объективов с переменным фокусным расстоянием, нашедших в последнее время широкое применение в области фотографии, кинематографии и телевидения, 1* 3 ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие............................ 3 Глава I. Расчет хода лучей через центрированные оптические системы из сферических поверхностей ........... 5 1. Введение .......................... — 2. Расчет хода луча в меридиональной плоскости ........ 6 Обозначения и знаки..................... — Формулы .......................... "1 Параксиальные лучи..................... 8 Основные формулы .................... Формулы для расчета хода параксиального луча через систему бесконечно тонких соприкасающихся линз......... 10 Соотношения, связывающие координаты двух параксиальных лучей ......................... Определение кардинальных точек оптической системы по координатам двух произвольных параксиальных лучей...... 11 Расчет хода лучей по Смиту.................. '3 3. Расчет хода лучей в пространстве .............. '' Расчет хода лучей в пространстве с помощью формул аналитическом геометрии ......................... Расчет косого луча через отражающую поверхность второго по-рядка ........................... 24 Формулы Федера....................... Расчет хода луча через сферическую поверхность..... 97 Расчет хода луча через поверхность второго порядка..... 40 4. Бесконечно тонкие астигматические пучки .......... Определения......................... Формулы Аббе—Юнга для определения положения астигмати- ^ ческих фокусов ...................... Случай одной преломляющей поверхности ......... Случай нескольких центрированных поверхностей...... 662 5. Разностные формулы..................... 36 Разностные формулы для сферической аберрации........ — Разностные формулы для внеосевых пучков........... 40 Разностные формулы для волновой аберрации......... 43 6. Некоторые формулы преломления ............. 45 7. Отражение от сферических поверхностей ........... — 8. Техника вычислений. Ошибки и их нахождение........ 46 Глава II. Теория аберраций центрированной оптической системы 48 1. Аберрации монохроматических лучей............. — Гауссова теория изображения и эйконалы........... — Общий вид выражений для аберраций третьего порядка..... 53 Уравнение поверхности волны ................ 56 Каноническая форма уравнения поверхности волны....... 59 Изображение точек при наличии аберраций .......... 61 Сферическая аберрация ................... 63 Кома........................... 66 Астигматизм и кривизна поля ............... 68 Дисторсия ........................ 73 Комбинированные аберрации ................ 75 Определение коэффициентов аберраций третьего порядка центрированной оптической системы................ 79 Выражения сумм S через коэффициенты Ъ.......... — Определение коэффициентов 6_1, bg, blt 62, Ь3, 64....... 83 Вычисление коэффициентов b для одной сферической поверхности .......................... 85 Выражения сумм 5 через радиус, показатели и увеличения т и т' 87 Выражения сумм S через а и (}............... — Выражения сумм S через s и х................ 91 Две формулы Зейделя .................. 93 Выражения сумм S после исключения величины Qx..... 96 Частные случаи...................... 98 Пример вычисления сумм S для фотографического объектива 100 Выражения сумм S после исключения величин у...... 101 Влияние перемещения входного зрачка на аберрации третьего порядка ........................ [04 Влияние положения предмета на аберрации третьего порядка . 105 Аберрации третьего порядка центрированных систем с несферическими поверхностями.................... Ю6 Отступление от отношения синусов и кома........... 112 663 Применение формул для аберраций третьего порядка к частным случаям.......................... 128 Простая, бесконечно тонкая линза............. _ Влияние формы простой линзы на величины Р и W...... 137 Апланатические точки преломляющей поверхности..... 139 Афокальный мениск конечной толщины........... _ Аберрации высших порядков.................. 140 Приближенные способы вычисления аберраций пятого и более высоких порядков ...................... 146 Сферическая аберрация высших порядков тонких склеенных систем ......................... — Сферическая аберрация высших порядков систем значительной длины .......................• . 147 Интерполяционный метод вычисления коэффициентов аберраций высших порядков.................. 148 Аберрации высшего порядка для точек, не лежащих на оси системы .......................... 150 Сложение аберраций ..................... 151 2. Хроматические аберрации................... 153 Зависимость показателя преломления от длины волны..... — Классификация хроматических аберраций............ 169 Хроматическая аберрация положения ............. 170 Хроматическая аберрация увеличений ........... 175 Хроматическая аберрация высших порядков.......... 184 Вторичный спектр или остаточная хроматическая аберрация положения ........................... — Двухлинзовые объективы ................. 185 Вычисление величины вторичного спектра для любой спектральной области....................... 188 Вторичный спектр сложных систем ........... 193 Устранение вторичного спектра .............. 194 Трехлинзовые системы ................. 196 Хроматическая разность сферических аберраций ....... 197 Хроматическая разность увеличений высших порядков..... 204 Зависимость хроматических аберраций от положения предмета и входного зрачка ...................... 205 Хроматическая аберрация положения........... — Хроматическая разность увеличений ........... 207 Вычисление хроматических аберраций кардинальных точек . . • ^иу 3. Вычисление аберраций тригонометрическим путем и их графиче-ское представление ...................... Аберрации для точки на оси (w — 0).............. -'" Техника вычисления производной от / (sin и')......... 214 Степень применяемости упрощенной формулы для комы..... 215 Аберрации для точки вне оси (w =j= 0) ............ 216 Аберрации главных лучей и бесконечно тонких пучков, направленных вдоль этих лучей.................. 218 Выбор плоскости наилучшего изображения ........ 220 Контроль результатов расчетов .............. 221 4. Сводка важнейших формул ................. 224 Формулы, связывающие координаты двух произвольных параксиальных лучей, проходящих через одну и ту же оптическую систему — Формулы для проекций поперечных аберраций третьего порядка в переменных х и s...................... 225 Аберрации в переменных а.................. 226 Разложение аберраций по координатам на выходном зрачке . . . 227 Влияние асферичности поверхностей ............. 228 Телескопические системы ................... 229 Изменение сумм при перемещении предмета и входного зрачка . . — Вычисление комы на основании отступления от отношения синусов 230 Аберрации третьего порядка простой бесконечно тонкой линзы 231 Определение коэффициентов сферической аберрации высших порядков на основании тригонометрического расчета хода лучей 234 Хроматические аберрации................... 235 Глава III. Аберрации третьего порядка систем из бесконечно тонких линз....................... 240 1. Аберрации третьего порядка бесконечно тонкого компонента . . — 2. Хроматические аберрации.................. 246 Хроматическая аберрация положения ............. — Хроматическая разность увеличений ............. 247 Величина Cj в простейших компонентах............ 248 3. Теория основных параметров................. 249 Основные параметры бесконечно тонкого компонента ...... 251 Некоторые свойства бесконечно тонких компонентов, вытекающие из теории основных параметров .............. 258 Устранение сферической аберрации бесконечно тонкой системы для нескольких положений предмета .......... — Обращение хода луча в бесконечно тонкой системе. Аберрации третьего порядка при обращении хода .......... 259 Случай, когда п и п' не равны единице........... 260 4. Основные параметры в простейших оптических системах ... 261 5. Афокальные бесконечно тонкие компоненты .......... 266 Двухлинзовые бесконечно тонкие компоненты ......... 267 665 Предел коррекционных возможностей афокальных бесконечно тонких компенсаторов и способы их расширения....... 269 6. Сводка основных формул................... 270 Аберрации третьего порядка бесконечно тонкого компонента ... _ Основные параметры бесконечно тонкого компонента....... 271 Основные параметры бесконечно тонкой простой линзы...... 272 Афокальные бесконечно тонкие компоненты .......... _ Глава IV. Влияние изменения температуры на изображение, даваемое оптическими системами................ 273 275 277 280 1. Введение........................... — 2. Термооптические аберрации при отсутствии градиента температуры 274 Изменение фокусного расстояния бесконечно тонкой линзы . . . Системы с большими воздушными промежутками........ Коэффициент V оптических стекол ............. 3. Влияние температурного градиента стекла на качество изображения ........................... 285 Изменение формы оптической детали и вызванное им отклонение луча............................ 286 Отклонение луча под влиянием градиента в предположении, что форма поверхности не изменилась.............. 288 Некоторые частные случаи .................. 291 Несимметричное распределение градиента.......... — Распределение градиента, симметричное вокруг оптической оси 293 4. Сводка основных формул .................. 295 Случай, когда градиент температуры отсутствует........ — Влияние температурного градиента............... 296 Глава V. Предварительный расчет конструкций оптических систем 298 1. Введение........................... — 2. Основания для габаритного расчета оптических систем..... — 3. Параметры оптической системы ............... 299 4. Соотношения между внешними элементами оптических систем и требованиями, предъявляемыми к оптической характеристике системы........................... 300 5. Различные конструкции оптических систем, состоящих из тонких компонентов и оборачивающих призм............. 304 Оптические системы из двух компонентов........... — Оборачивающие призмы ................... 305 Качающиеся призмы ..................... 311 666 Оптические системы с обрачивающими системами линз...... 312 Земные зрительные трубы с одной оборачивающей системой . . — Перископы (с одной или несколькими оборачивающими системами) .......................... 314 6. Оптические системы, не входящие в перечисленные группы . . . 322 7. Предварительные данные об аберрациях наиболее часто применяемых компонентов оптических систем............ 323 Простые линзы........................ , 324 Двухлинзовые склеенные системы ............. 325 Трехлинзовые склеенные комбинации ............. — Несклеенные двухлинзовые системы.............. 326 Несколько бесконечно тонких линз, разделенных бесконечно малыми воздушными промежутками ............. 327 Окуляры........................... 329 Г л а в а VI. Методика расчета оптических систем .......... 334 1. Введение........................... — 2. Основные уравнения алгебраического метода ......... 336 Составление уравнений, их решение.............. 337 Выбор аберраций, подлежащих исправлению.......... 340 Исправление кривизны изображения ............ 342 Исправление астигматизма ................ 344 Исправление аберрации по отдельным компонентам..... 345 Определение свободных членов аберрационных уравнений . . . 347 Решение уравнений и определение конструктивных элементов в первом приближении................... 348 Второе приближение. Учет толщин и аберраций высших порядков 351 Определение толщин линз ................ — Толщина как средство исправления аберраций ...... 353 Переход к системе с конечными толщинами линз....... 355 Вычисление конструктивных элементов системы....... 360 3 Тригонометрический контроль ................ 361 Сферическая аберрация .................... 363 Кома ............................ 364 Астигматизм и кривизна изображения............ 367 Дисторсия.......................... 368 Хроматическая аберрация положения ............. 369 Хроматическая разность увеличений 4. Численные значения аберраций наиболее распространенных категорий оптических систем ................... 371 5. Нахождение элементов окончательной системы ........ 375 66? Глава VII. Методы автоматического расчета оптических систем 378 1. Введение........................... _. 2. Программа для автоматического расчета двухкомпонентных систем 381 3. Универсальные методы автоматического расчета........ 386 Общие соображения ..................... _ Метод Ньютона ....................... 390 Первая модификация метода Ньютона............. 399 Вторая модификация метода Ньютона............. 414 Метод наименьших квадратов и его модификации........ 431 Методы минимизации функции качества............ 438 Некоторые трудности, связанные с использованием метода Ньютона 446 Ускорение сходимости итерационного процесса путем вариации направления........................ 450 Пример автоматического расчета объектива для микроскопа . . . 455 4. Проблемы и перспективы автоматизации расчетов...... 466 Глава VIII. Основы расчета допусков в оптических системах ... 471 1. Общие соображения .................... — 2. Определение частных производных ............. 472 3. Определение максимально допустимого отклонения отдельного параметра.......................... — 4. Определение значений допустимых отклонений при совокупном действии всех параметров оптической системы........ 473 5. Влияние изменения параметров системы на аберрационные характеристики ........................ — 6. Децентрировка....................... 481 7. Некоторые дополнительные соображения по вопросу допусков 499 8. Окончательное значение допуска ............. 500 9. Уточнение системы допусков ................ 502 10. Допустимая неоднородность оптических стекол........ 503 11. Допустимое отклонение углов отражательных призм...... 506 12. Допустимое отклонение от плоскости для плоских отражающих зеркал, нормаль к которым образует с осью угол i...... 509 13. Установление допусков на ошибки изготовления углов призм и на пирамидальность ................... 510 Глава IX. Асферические поверхности .............. 520 А. Оптические системы, обладающие осью симметрии 1. Введение................... 668 2. Малые отступления от сферических поверхностей....... 520 Расчет с помощью логарифмических таблиц.......... — Деформирование поверхности................. 525 3. Точный расчет хода лучей через поверхности второго порядка с помощью таблиц логарифмов ............... Цена: 600руб.
Назад	Заказ	На главную страницу