URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Русинов М.М. Композиция оптических систем
Id: 120131
 
391 руб.

Композиция оптических систем. Изд.2

URSS. 2011. 384 с. Мягкая обложка. ISBN 978-5-397-01744-2.

 Аннотация

В настоящей книге ставится задача систематизации методов композиции различных оптических систем. Рассмотрены вопросы рационального выбора исходных конструктивных оптических систем, основанного на сочетании оптических элементов и узлов с известными свойствами. Даются основные теоретические сведения из геометрической оптики применительно к большим полям зрения и апертурам, описываются свойства отдельных элементов и узлов. Представлен краткий обзор исторических этапов развития оптических систем. Приводятся примеры композиции оптических систем различного назначения.

Книга предназначена для инженеров, занимающихся разработкой и расчетом оптических приборов; может быть полезна преподавателям и студентам оптико-механических специальностей вузов.


 Оглавление

Предисловие

Часть 1. ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Глава 1. Исторические этапы развития оптических систем
Глава 2. Формулы солинейного сродства
 2.1. Формулы увеличений
 2.2. Совокупность двух систем. Телескопическая система
 2.3. Увеличения в сагиттальной плоскости........
 2.4. Меридиональные и сагиттальные увеличения при наличии дисторсии
 2.5. Изображение элемента предмета, расположенного на оси системы, широким пучком лучей
 2.6. Изменение дисторсии при изменении положения предмета
 2.7. Изменение кривизны поля при изменении положения предмета
Глава 3. Оптика Гаусса
 3.1. Вывод меридионального инварианта для сферической преломляющей поверхности
 3.2. Вывод сагиттального инварианта
 3.3. Определение узловых точек и фокусных расстояний для сферической преломляющей поверхности. Инвариант Штраубеля
Глава 4. Апланатизм
 4.1. Апланатическая сферическая поверхность
 4.2. Инвариант меридиональной комы
 4.3. Инвариант сагиттальной комы
 4.4. Условие синусов Аббе. Условие Штебле-Лихотского
 4.5. Условие Игнатовского
Глава 5. Несферические поверхности
 5.1. Несферические поверхности второго порядка
 5.2. Коррекционная пластинка Шмидта
 5.3. Малые деформации сферической поверхности
 5.4. Влияние малых деформаций на аберрации оптической системы в зависимости от расположения деформированной поверхности между зрачком и изображением
 5.5. Малые деформации сферической поверхности, концентричной к зрачку
 5.6. Несферические поверхности с эвольвентным профилем
Глава 6. Хроматизм
 6.1. Оптические материалы. Коэффициент дисперсии
 6.2. Хроматизм положения и увеличения. Хроматизм в зрачке
 6.3. Изменение хроматизма при изменении положения предмета
 6.4. Хроматическая дисторсия
 6.5. Хроматический астигматизм
 6.6. Изменение хроматизма положения тонкой линзы при изменении увеличения
 6.7. Хроматизм плоскопараллельной пластинки
 6.8. Сферохроматизм
 6.9. Вторичный спектр. Апохроматизация системы из двух тонких соприкасающихся линз
Глава 7. Ограничение пучков лучей
 7.1. Геометрическое виньетирование и экранирование
 7.2. Аберрационное виньетирование
 7.3. Определение аберрационного виньетирования
 7.4. Связь аберрационного виньетирования с дисторсией
Глава 8. Светораспределение
 8.1. Световая трубка и общее выражение для светораспределения
 8.2. Влияние дисторсии на светораспределение
Глава 9. Работа сферической преломляющей поверхности
 9.1. Сферическая аберрация
 9.2. Изменение сферической аберрации в зависимости от изменения положения предмета
 9.3. Сферическая аберрация плоской поверхности
 9.4. Астигматизм сферической поверхности
 9.5. Меридиональная кома сферической поверхности
 9.6. Астигматизм конфокальной поверхности
Глава 10. Симметричные и пропорциональные системы
 10.1. Дисторсия симметричных и пропорциональных систем
 10.2. Астигматизм симметричных и пропорциональных систем
 10.3. Исправление комы в симметричных и пропорциональных системах

Часть 2. ПРИМЕРЫ КОМПОЗИЦИИ НЕКОТОРЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Глава 11. Базовые оптические системы
 11.1. Принятые обозначения
 11.2. Базовые линзы
 11.3. Двухлинзовые базовые системы
 11.4. Симметричные базовые системы
Глава 12. Коррекционно-силовые элементы
 12.1. Концентричная линза
 12.2. Биапланатическая линза
 12.3. Конфокально-апланатическая линза
 12.4. Линза Смита
Глава 13. Линзы
 13.1. Анастигматические линзы
 13.2. Телеанастигматические линзы
 13.3. Кома телеанастигматических линз
 13.4. Тонкая линза, совмещенная со зрачком
 13.5. Мениски
Глава 14. Коррекционные элементы с малой оптической силой
 14.1. Работа склеенной поверхности
 14.2. Влияние склеенной поверхности на сферическую аберрацию
 14.3. Работа тонкой воздушной прослойки
Глава 15. Компенсаторы
 15.1. Деформированная плоскопараллельная пластинка
 15.2. Двухлинзовый и трехлинзовый несклеенные компенсаторы
 15.3. Компенсатор В. Н. Чуриловского
 15.4. Хроматические склеенные компенсаторы
Глава 16. Тонкий компонент
 16.1. Сферическая аберрация тонкого компонента
 16.2. Работа поверхности склейки в качестве коррекционного элемента в тонком компоненте
 16.3. Две склеенные поверхности
 16.4. Использование малых деформаций для устранения неэлементарной сферической аберрации в тонком двухлинзовом компоненте
Глава 17. Оптические системы с вынесенным вперед зрачком
 17.1. Особенности работы окуляров
 17.2. Простейшие окуляры
 17.3. Усложненные окуляры
 17.4. Окуляры с большим удалением выходного зрачка
 17.5. Широкоугольные окуляры
 17.6. Перефокусировка окуляра
Глава 18. Объективы, построенные на сочетании тонкого компонента с конфокальной поверхностью и на основе концентричной линзы
 18.1. Совокупность тонкого компонента с конфокальной поверхностью
 18.2. Фотографические объективы с использованием конфокальной поверхности
 18.3. Объективы, построенные на основе концентричной линзы
Глава 19. Симметричные объективы
 19.1. Двухлинзовые объективы
 19.2. Меридиональная сферическая аберрация анастигматических менисков при дальнем и ближнем положении входного зрачка
 19.3. Астигматизм склеенной поверхности
 19.4. Двойные четырехлинзовые анастигматы
 19.5. Объективы типа плазмат
Глава 20. Широкоугольные объективы
 20.1. Общие сведения
 20.2. Широкоугольные объективы с положительным аберрационным виньетированием
 20.3. Особо широкоугольные объективы
 20.4. Объективы с большой отрицательной дисторсией
Глава 21. Гидросъемочные объективы
 21.1. Иллюминаторы
 21.2. Телеконцентрические переходные системы
 21.3. Гидросъемочные объективы, построенные из воздушных линз
 21.4. Гидросъемочные объективы с передними отрицательными линзами менискообразной формы
 21.5. Гидросъемочные объективы с использованием изопланатических линз
 21.6. Гидросъемочные объективы с использованием эллиптических поверхностей
Глава 22. Зеркально-линзовые системы
 22.1. Система Шмидта
 22.2. Зеркало, совмещенное с входным зрачком
 22.3. Совокупность сферического зеркала с толстой плоскопараллельной пластинкой
 22.4. Двухзеркальные системы
Глава 23. Микрообъективы
 23.1. Разрешение микрообъективов
 23.2. Сильные микрообъективы
 23.3. Микрообъективы планахроматы
 23.4. Микрообъективы с фронтальными конфокальными линзами
 23.5. Об исправлении хроматизма в микрообъективах
 23.6. Зеркальные и зеркально-линзовые микрообъективы
Глава 24. Телескопические системы
 24.1. Общие свойства телескопических систем
 24.2. Простые зрительные трубы
 24.3. Трубы с внутренней фокусировкой
 24.4. Геодезическая труба с прямым изображением
 24.5. Бинокли с линзовой оборачивающей системой
 24.6. Галилеевские системы
 24.7. Перископы и цистоскопы
 24.8. Зеркально-линзовые телескопические системы
 24.9. Панкратические системы
Глава 25. Нетрадиционные конструктивные элементы
 25.1. Линзы Френеля
 25.2. Градиентная оптика
 25.3. Волоконная оптика
 25.4. Фоконы
Глава 26. Нецентрированные оптические системы
 26.1. Нецентрированные аберраций
 26.2. Дисторсия при малых нарушениях центрировки оптической системы
 26.3. Кома и астигматизм нецентрированной системы
 26.4. Инварианты наклонов меридионального и сагиттального изображений
 26.5. Зеркальные нецентрированные системы без экранирования
Список литературы

 Предисловие

Разработка оптических систем является одной из специфических областей проектирования приборов. Для нее характерны некоторые особенности. Одна из таких особенностей -- обеспечение требуемого качества изображения. В большинстве случаев это требование сводится к задаче устранения ряда аберраций, так или иначе разрушающих изображение.

В связи с этим возникает необходимость оценки качества изображения проектируемой оптической системы, что осуществляется посредством расчета хода ряда лучей, входящих в оптическую систему, и определения взаимного расположения этих лучей на изображении. Подобная "геометрическая" оценка качества изображения в большинстве случаев достаточно убедительна и может быть в дальнейшем дополнена учетом явлений, определяемых волновой природой света.

Однако точные формулы для расчета хода лучей достаточно громоздки. Поэтому при разработке оптических систем необходимо проводить трудоемкие вычислительные работы. Первоначально нередко приходилось изготавливать те или иные оптические системы и путем последовательного их изменения достигать требуемого качества изображения.

Совершенно очевидно, что таким способом могли создаваться лишь сравнительно несложные оптические системы, состоявшие из двух--трех линз, например объективы зрительных труб и простейшие окуляры из тонких линз, разделенных воздушными промежутками.

Для того чтобы избежать такого экспериментального метода проб, необходимо было упростить математическое определение качества изображения. Это удалось осуществить путем отказа от использования точных формул для определения хода лучей и замены их приближенными формулами, построенными на допущении малости углов лучей с осью системы. Была создана так называемая теория аберраций третьего порядка, позволившая составить приближенные уравнения для всех элементарных аберраций. Решение подобных уравнений для сравнительно простых оптических систем, состоявших из тонких линз, при не очень высоких требованиях к характеристикам оптической системы приводило к результатам, более или менее близким к желаемым, и в ряде случаев сравнительно небольшие изменения параметров оптической системы, сделанные уже на основе расчета хода действительных лучей по точным формулам, давали положительные окончательные результаты.

Таким образом, и при использовании формул теории аберраций третьего порядка не была исключена необходимость применения расчетов по точным формулам, т.е. не были существенно уменьшены вычислительные работы.

Следует отметить, что однажды разработанные оптические системы обладали длительной "живучестью" и сохранялись в течение ряда десятилетий. Это обстоятельство позволяло ограничиваться наличием сравнительно небольшого числа вычислительных бюро, занимавшихся расчетами оптических систем.

Первоначально такие вычислительные бюро были созданы на германских оптических заводах -- на фирмах "Карл Цейс" (Carl Zeiss), "Герц" (Goerz), "Лейтц" (Leitz) и др. Эта монополия Германии обусловила затруднительное положение союзных держав во время первой мировой войны, что и послужило импульсом для создания оптических заводов во Франции, Англии и России.

В последние десятилетия в связи с развитием кинематографий и телевидения выросли требования, предъявляемые к современным оптическим системам. Коренным образом изменилась трудоемкость вычислительных работ, обусловленная созданием электронно-вычислительных машин (ЭВМ), в десятки и сотни раз ускоривших выполнение этих работ.

Однако использование ЭВМ для расчетов оптических систем привело к не очень быстрому ускорению их разработки -- всего в два--три раза.

Последнее объясняется тем, что все внимание оптиков-расчетчиков было направлено на усовершенствование методов расчета и математического обеспечения расчетов оптических систем, исключая композицию исходных оптических систем, которая обеспечивает возможность получения требуемого качества изображения в принципиальной исходной оптической системе.

Повышение оптических характеристик пытались осуществить путем усложнения уже известных оптических систем, что большей частью стало вызывать их неоправданное переусложнение со всеми вытекающими отсюда производственными последствиями.

Вместе с тем накопленный практический опыт разработки оптических систем показал, что, зная свойства отдельных элементов оптической системы, можно компоновать исходную схему системы путем сочетания в ней только тех элементов, свойства и возможности которых необходимы для удовлетворения требований, предъявляемых к ней. Такой подход исключает существование в системе бесполезных элементов, не принимающих участия в исправлении тех или иных аберраций.

Важно отметить, что в ряде случаев удавалось добиться уменьшения числа оптических деталей, входящих в оптическую систему, вдвое, причем без ухудшения результатов и с одновременным ускорением процесса разработки в несколько (и даже в десятки) раз.

Таким образом, сложился метод разработки оптических систем посредством компоновки их из различного рода базовых и коррекционных конструктивных элементов или узлов.

Вместе с тем при разработке оптической системы соответственно должно учитываться и взаимное расположение конструктивных узлов относительно материальной диафрагмы. Следует заметить, что удовлетворение требований, предъявляемых к разрабатываемой оптической системе, во многих случаях может обеспечиваться различными принципиальными схемами, что свидетельствует о существовании нескольких возможных решений.

Следовательно, создание той или иной оптической системы нельзя сводить лишь к синтезу ее из ряда выбранных конструктивных элементов, т.е. необходим более широкий подход, который может быть назван композицией оптических систем.

В данной книге ставится задача систематизации методов композиции различных оптических систем, подтверждаемая рядом практических примеров. Однако, так как вопросы композиции затрагиваются в специальной литературе впервые, а сама методика композиции продолжает развиваться, то в какой-то мере приходится ограничиваться лишь более или менее устоявшимися примерами.

Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность лауреату Ленинской премии канд. техн.наук Н.А.Агальцовой за помощь при подготовке рукописи и издании книги.


 Об авторе

Михаил Михайлович РУСИНОВ (1909--2004)

Крупнейший ученый-оптик, основатель научной школы вычислительной оптики в СССР. В 1927 г. окончил Ленинградский техникум точной механики и оптики. В 1931 г. получил диплом инженера в Ленинградском институте точной механики и оптики (ЛИТМО). Работал во Всесоюзном объединении оптико-механической промышленности, в Ленинградском отделении ЦНИИ геодезии, аэросъемки и картографии. Кандидат физико-математических наук (1938), доктор технических наук (1941). С 1946 г. -- профессор ЛИТМО. Более 40 лет возглавлял кафедру оптико-механических приборов оптического факультета ЛИТМО (с 1992 г. СПб ГУ ИТМО). С 1997 г. -- профессор кафедры прикладной и компьютерной оптики.

М.М.Русинов -- автор выдающихся открытий, в числе которых: явление аберрационного виньетирования (1938); явление разрушения центра проекции (1957), ставшее основой инженерной фотограмметрии; явление существования аберраций второго порядка (1986), которое коренным образом изменило представление об аберрациях оптических систем, сохранявшееся в науке около 150 лет. Известны такие его фундаментальные труды по прикладной оптике, как "Техническая оптика", "Габаритные расчеты оптических систем", "Несферические поверхности в оптике", "Инженерная фотограмметрия", "Композиция оптических систем", "Композиция нецентрированных оптических систем" и др. Автор более 150 научных трудов (в том числе 18 монографий), более 320 авторских свидетельств на изобретения и 22 патентов. Заслуженный деятель науки и техники РСФСР (1968). четырежды лауреат Государственной премии СССР (1941, 1949, 1950, 1967), лауреат Ленинской премии (1982).

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце