 |
6. Результаты расчёта параксиальных характеристик
|
|
|
|
6.
6. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА ПАРАКСИАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Рис. 10–Параксиальная схема бинокля
Рис. 11— Параксиальная система
6. 2Подбор оптических компонентов по каталогам
6. 2. 1 Объектив
Подбираем по каталогу Zemax объектив со следующими параметрами:
f’ = 189. 971 мм, D=36, 2ω =5°.
Рис. 12 – Объектив
Параметры объектива:
| Радиусы, мм | Толщина и расстояние между линзами, мм | Марка стекла по ГОСТ 3514 - 94 |
 =134. 102
| ||
 =3
| ТК2 | |
 =-79. 198
| ||
| ТФ2 | |
 =-277. 256
|
6. 2. 2 Окуляр
Окуляр подобран из патента US6104542:
-f = 15 мм, D’=13, 2ω =36°.
Рис. 13 – Окуляр
Рис. 14– Конструктив окуляра
7. КОМПЬЮТЕРНЫЕ РАСЧЁТЫ ПО СОГЛАСОВАНИЮ С КОНСУЛЬТАНТОМ
В заданной системе бинокля должны отсутствовать кривизна поля и хроматизм, кома аберрации для уменьшения приведённых ранее аберраций используя инструмент “Оптимизация” ПО Zemax.
В начале оптимизации системы, в инструменте “Оптимизация”, зададим ограничение на изменения толщин, радиусов, диаметров линз и показаний аберраций, таких как сферические, кома и астигматизм (рис. 6. 1).
Рис. 15 – Функции ограничений характеристик системы
Сама оптимизация осуществляется подбором параметров системы для достижения минимальной целевой функции оптимизации (рис. 16).
Рис. 16 – Оптимизация по величине целевой функции
После оптимизации параметры системы изменились, тем самым изменив и аберрации самой системы (рис. ).
Рис. 17 – Коэффициенты аберрации Зейделя в волнах
При оптимизации были исправлены сферические аберрации, кома. Их показатели в волнах приближённо близки к нулю, что удовлетворяет поставленной, перед началом оптимизации, задаче.
|
|
|
Астигматизм и дисторсия являются неисправленными. Данные показания характеризуются невозможностью исправления аберраций из-за специфики самой системы.
8. ОБЪЕКТНЫЙ МОДУЛЬ ОС
В рассчитанной системе имеется 4 склейка и 3 линз (рис. 18).
Рис. 18 – Ход лучей в системе
Основные параметры системы изложены в таблице (рис. 16). Основными отличиями рассчитанной схемы от базовой являются изменённые радиусы кривизны и толщины.
Рис. 19 – Параметры системы
Аберрации оптических систем разделяют на монохроматические и хроматические. Монохроматическими аберрацияминазывают такие погрешности изображения, которые возникают даже при прохождении лучей света строго определенной длины волны. К ним относятся: сферическая аберрация, кома, астигматизм, кривизна поверхности изображения и дисторсия.
Сущность хроматических аберраций заключается в том, что при прохождении через преломляющие поверхности пучка лучей белого света он разлагается на спектральные составляющие из-за дисперсии в оптических средах системы. В результате такого разложения изображение будет представлять собой сумму большого числа монохроматических изображений, не совпадающих как по положению, так и по размерам, вследствие чего изображение становится окрашенным. Это явление носит название хроматизма. Различают хроматическую аберрацию положения, или хроматизм положения, и хроматическую аберрацию увеличения, или хроматизм увеличения.
В приложении приведен аберрационный расчет объектива и окуляра телескопической системы Кеплера, в расчет в программе «Zemax».
Основные показатели аберраций рассчитанной оптической системы будут рассматривать в волнах сферические аберрации, кома и частично хроматизм достаточно малы, чтобы считать рассчитанную оптическую систему удовлетворительной для использования.
|
|
|
Рис. 17 – Диаграмма коэффициенты аберрации Зейделя в волнах
Исходя из выше представленного рис. 15, получим что сферическая аберрация равна 0, 018690; кома 0, 704504; астигматизм 5, 687291; кривизна поля 1, 902257; дисторсия -57, 99, знак минус указывает на то, что изображение вогнутое – подушкообразная дисторсия. Продольный хроматизм-0, 4735, а поперечный 2, 689355. Система рассчитана удовлетворительно.
Рис. 20— Характеристики бинокля
|
|
|
