ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-01-12-25

УДК: 535.317

Автоматизация расчета объективов типов «склейка с линзой» и «линза со склейкой»

Нгуен Зуи Хынг, Бахолдин А.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Нгуен З.Х., Бахолдин А.В. Автоматизация расчета объективов типов «склейка с линзой» и «линза со склейкой» // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 1. С. 12–25. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-12-25

 

Nguyen D.H., Bakholdin A.V. Сalculation аutomation of “cemented doublet with a singlet” and “singlet with a cemented doublet” objectives [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 1. P. 12–25. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-12-25

Ссылка на англоязычную версию:

D. H. Nguyen and A. V. Bakholdin, "Calculation automation of “cemented doublet with a singlet” and “singlet with a cemented doublet” objectives," Journal of Optical Technology. 90(1), 6-13 (2023). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000006

Аннотация:

Предмет исследования. Автоматизация синтеза объективов типов «склейка с линзой» и «линза со склейкой» с входным зрачком на первой поверхности системы. Сложность синтеза подобного типа систем заключается в большом количестве возможных вариантов решения задачи. Кроме того, при переходе от бесконечно тонкой системы к системе с конечной толщиной элементов качество изображения осевой точки в большинстве случаев существенно ухудшается. Эта специфика должна быть учтена при разработке алгоритма синтеза объективов. Цель работы. Разработка методики и алгоритма автоматического синтеза объективов типов «склейка с линзой», «линза со склейкой» и системы ранжирования рассчитанных объективов. Исследование изменения качества изображения осевой точки рассматриваемых объективов с двумя или тремя разными материалами для возможного ускорения процесса синтеза. Метод. Начальный синтез объективов осуществлен на основе теории аберраций третьего порядка. Применен полный автоматический перебор при ранжировании всех возможных комбинаций материалов объектива. Основные результаты. Разработана методика и алгоритм автоматического синтеза объективов типов «склейка с линзой» и «линза со склейкой». Предложена система ранжирования рассчитанных объективов по основному критерию, базирующемуся на размере изображения осевой точки, и по предварительному критерию, определяющему технологическую устойчивость объектива к погрешности изготовления оптических элементов. Установлено, что объективы типа «линза со склейкой» в основном оказываются предпочтительнее, чем «склейка с линзой», по предложенным критериям. На основании результатов расчета показано, что решения с использованием только двух материалов могут иметь незначительное снижение качества изображения осевой точки. Практическая значимость. На основе разработанного алгоритма была модернизирована программа автоматического синтеза двух- и трехлинзовых объективов. Разработанная программа помогает инженеру-оптику существенно упростить и ускорить процесс синтеза двух- и трехлинзовых объективов с требуемыми характеристиками качества изображения.

Ключевые слова:

синтез оптических систем, трехлинзовый объектив, проектирование оптических систем, хроматизм положения

Коды OCIS: 080.3620, 220.3620, 220.1010

Список источников:
  1. Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Расчет и проектирование оптических систем: учебник для вузов. М.: Логос, 2000. 584 c.
  2. Можаров Г.А. Геометрическая оптика: учеб. пособ. / 2­е изд. СПб: изд. «Лань», 2019. 708 с.
  3. Malacara D., Malacara Z. Handbook of optical design. NY, Basel: Marcelu Ekkerin, Inc., 2004. 522 p.
  4. Fischer R.E., Tadic­Galeb B., Yoder P.R. Optical system design. NY: McGraw­HILL, 2008. 809 p.
  5. Головков В.А., Потапова Н.И., Руденко П.Н., Страдов Б.Г. Приемная система импульсного лазерного дальномера // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 11. С. 74–80. https://doi.org/10.17586/1023­5086­2020­87­09­74­80
  6. Хацевич Т.Н., Парко В.Л. Алгоритм расчета объективов­апохроматов с разнесенными компонентами для телескопических и коллимационных систем // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 7. С. 18–23.
  7. Mikš A. and Novák J. Method for primary design of superachromats // Appl. Opt. 2013. V. 52. № 28. P. 6868–6876. https://doi.org/10.1364/AO.52.006868
  8. Mikš A. and Novák J. Superachromatic air­spaced triplet // Appl. Opt. 2014. V. 53. № 29. P. 6930–6937. https://doi.org/10.1364/AO.53.006930
  9. Andreev L.N., Tsyganok H.A., Kozhina A.D., Soshnicova J.B. Microlens design to explore biological tissues for parasitic diseases identification // Proc. SPIE. 2020. V. 11548. P. 6. https://doi.org/10.1117/12.2573711
  10. Uvarova A., Nguyen D., Gao S., Bakholdin A.V. Optical design of microscope objectives with low magnification // Proc. SPIE. 2021. V. 11895. P. 6. https://doi.org/10.1117/12.2601365
  11. Kuo C.­W. Achromatic triplet and athermalized lens assembly for both midwave and longwave infrared spectra // Opt. Eng. 2014. V. 53. № 2. P. 021102. https://doi.org/10.1117/1.OE.53.2.021102
  12. Тягур В.М., Кучеренко О.К., Муравьев А.В. Пассивная оптическая атермализация инфракрасного трехлинзового ахромата // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 4. С. 42–47.
  13. Гаршин А.С. Особенности расчета трехлинзовых инфракрасных объективов, работающих с охлаждаемыми приёмниками // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 4. С. 38–43.
  14. Гебгарт А.Я., Шатова Е.А., Медведев В.В. Оптические системы некоторых типов широкоугольных ИК объективов // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 2. С. 48–51.
  15. Бездидько С.Н., Мишин С.В., Можаров Г.А. Бинокулярные лупы на основе телескопической системы Галилея // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 11. С. 36–45. https://doi.org/10.17586/1023­5086­2021­88­11­36­45
  16. Jia Wang, Alireza Amani, Chengxi Zhu, and Jian Bai. Design of a compact varifocal panoramic system based on the mechanical zoom method // Appl. Opt. 2021. V. 60. № 22. P. 6448–6455. https://doi.org/10.1364/AO.432617
  17. Chengxiang Fan, Bo Yang, Yunpeng Liu, Pengxiang Gu, Xingqi Wang, Hui Zong. Zoom lens with high zoom ratio design based on Gaussian bracket and particle swarm optimization // Appl. Opt. 2021. V. 60. № 11. P. 3217–3223. https://doi.org/10.1364/AO.418970
  18. Волков О.А., Демин А.В., Константинов К.В. Оптическая система измерителя метеорологической оптической дальности // Компьютерная оптика. 2018. Т. 42. № 1. С. 67–71. https://doi.org/10.18287/2412­6179­2018­42­1­67­71.
  19. Андреев Л.Н., Ежова В.В., Бахолдин А.В., Васильев В.Н. Синтез объективов с вынесенным зрачком и телецентрическим ходом лучей // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 12. С. 30–34. http://doi.org./10.17586/1023­5086­2018­85­12­30­34
  20. Mikš A. One­radius triplets // Appl. Opt. 2002. V. 41. № 7. P. 1277–1281. https://doi.org/10.1364/AO.41.001277
  21. Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. Л.: Машиностроение, ЛО, 1975. 640 с.
  22. Mikš A., Šmejkal M. Calculation parameters of an objective consisting of three simple lenses // JOSA A. 2021. V. 38. № 3. P. 350–355. https://doi.org/10.1364/JOSAA.414164
  23. Нгуен З.Х., Бахолдин А.В. Автоматизация синтеза и ранжирование склеенного и расклеенного объективов // Компьютерная оптика. 2022. Т. 46. № 1. С. 83–89. https://doi.org/10.18287/2412­6179­CO­923
  24. Иванова Т.В., Романова Г.Э., Жукова Т.И., Калинкина О.С. Метод расчета и анализа склеенного компонента с ахроматической и апланатической коррекцией // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 8. С. 54–58.
  25. Иванова Т.В., Романова Г.Э., Жукова Т.И., Калинкина О.С. Автоматизация синтеза атермализованного склеенного компонента // Научно­техн. вест. информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 4. С. 594–601. https://doi.org/10.17586/2226­1494­2019­19­4­594­601
  26. Электронный ресурс URL: http://www.lzos.ru/ (Официальный сайт ЛЗОС)
  27. Зверев В.А., Кривопустова Е.В., Точилина Т.В. Оптические материалы: учеб. пособ. СПб.: изд. «Лань», 2015. 400 с.
  28. Электронный ресурс URL: https://www.schott.com/en­us (Официальный сайт Schott)
  29. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учебник для прикладного бакалавриата. М.: изд. Юрайт, 2015. 479 с.
  30. Родионов С.А. Автоматизация проектирования оптических систем: учеб. пособие для приборостроительных вузов. Л.: Машиностроение, ЛО, 1982. 270 с.
  31. Апенко М.И., Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Задачник по прикладной оптике: учеб. пособ. / 2­е изд. М.: Высш. шк., 2003. 591 с.
  32. Velzel C. A course in lens design. Dordrecht: “Springer” Publisher, 2014, 334 p. http://doi.org/10.1007/978­94­017­8685­0
  33. ZEMAX 13. Optical Design Program. User’s Manual. June 24, 2015. 805 p.
  34. Шлее М. Профессиональное программирование на С++. СПб: БХВ­Петербург, 2015. 928 с.