ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХКОМПОНЕНТНОГО ПРОЕКЦИОННОГО ОБЪЕКТИВА
Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №19(286)
Рубрика: Технические науки
Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №19(286)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХКОМПОНЕНТНОГО ПРОЕКЦИОННОГО ОБЪЕКТИВА
Развитие современных технологий автоматического мониторинга, управления и стабилизации изображений имеет тенденцию автоматизировать оптические устройства и заставлять их работать без участия человеческого глаза. Использование приемников оптического изображения с матрицей в таких устройствах требует разработки специальных линз, обеспечивающих выравнивание оптического изображения с матрицей. По этой причине проектирование объективов становится одной из центральных областей прикладной оптики, что делает тему очень актуальной.
Анализ технической литературы и принципов построения ОС показывают, что объектив должен иметь оптическую систему, состоящую из двух положительных компонентов, расположенных на конечном расстоянии друг от друга. Оптическая схема представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Оптическая схема объектива
При расчете компоненты принимаются тонкими. Уравнения для нахождения параметров тонкой системы:
(1)
(2)
Приняв 
; 
; 
, уравнения примут вид
;
;
Система сумм Зейделя, при подстановке параметров примет вид
Для решения системы необходимо задать значения суммам Зейдаля, приняв суммы равными нули параметры будут равны
Подставив полученные значения в систему уравнений (1) и в уравнение (2)
Были получены основные параметры тонкой системы, результаты занесены в таблицу 1
Таблица 1.
Параметры системы
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.34 |
-0,4 |
36.37 |
-4.15 |
-0.6 |
20.65 |
Рассчитанные параметры помогут сделать выбор марки стекол компонентов. Для первого компонента комбинация стекол ЛК3-Ф6, для второго Ф1-СТК19.
Числовые значения, характеризующие комбинации стекол приведены ниже в таблице 2.
Таблица 2
Числовые значения, характеризующие комбинации стекол
|
Марка стекла |
ЛК3( |
||||||||||
|
Крон спереди |
Крон и флинт впереди |
Флинт впереди |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф6 |
-0,586 |
4,976 |
0,059 |
0,288 |
0,104 |
2,17 |
0,729 |
0,251 |
0,238 |
5,382 |
-0,228 |
|
Марка стекла |
СТК19( |
||||||||||
|
Крон спереди |
Крон и флинт впереди |
Флинт впереди |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф1 |
22,367 |
7,931 |
0,385 |
0,123 |
4,535 |
0,409 |
0,916 |
0,139 |
-0,159 |
8,481 |
21,278 |
)
)
Был вычислен инвариант Q по формуле:
Для нахождения конструктивных параметров объектива необходимо рассчитать углы параксиальных углов по формуле:
Приняв 
равными нулю:
По произведенным расчетам можно вычислить конструктивные параметры по формулам приведенным ниже
Для диаметра компонента
Для толщин линз
Для радиусов кривизны
Полученные результаты занесены в таблицу 2.
Таблица 2.
Конструктивные параметры системы
|
|
1-й компонент |
2-й компонент |
||
|
Линза 1 |
Линза 2 |
Линза 3 |
Линза 4 |
|
|
R1 |
63.91 |
70 |
46,5 |
51,23 |
|
R2 |
70 |
79.89 |
51,23 |
-67,456 |
|
D |
35.7 |
35.7 |
30 |
30 |
|
d |
17.8 |
1 |
15,8 |
1 |
|
Материал |
ЛК3 |
Ф6 |
Ф1 |
СТК19 |
Рассчитанный объектив был смоделирован с помощью ПО Zemax рисунок 2, также был выполнен автоматизированный расчет полевых аберраций и пятна рассеивания рисунки 3-4.
Рисунок 2. Смоделированный объектив в ПО Zemax
Рисунок 3. График полевых аберраций
Рисунок 4. Пятно рассеивания
По рисункам 3 и 4 можно сделать вывод, что рассчитанная система спроектирована не идеально, присутствуют внушительные аберрации, объектив требует коррекции.
