Введение к работе
Актуальность тест. Одним из основггых этапов проектирования оптических приборов различного назначения является оценка окк-Даемого качества изображения в процессе разработки оптической системы.
К настоящему времени создан развитый математический аппарат и разработаны программы для оценки качества оптического изображения методами математического моделирования. В ряде случаев при работе оптических систем в широком спектрально?.! диапазоне наиболее полное представление о качестве оптического изображения может дать только интегральная, оценка во всем рассматриваемом диапазоне длин волн. Однако до сих пер отсутствуй? простые и удобные методики для такой оценки, с пемошъ» которых можно прогнозировать качество изображения проектируемой оптической системы.
Неполностью исследованы границы применимости более простых методов геометрической оптики.
Для систем, работавших с приемниками излучения, имеющими малые размеры светочувствительных площадок, особенно эффективна оценка качества по функции концентрации энергии (ФКЭ) в пятне рассеяния. Поэтому дальнейшее развитие численных методов оценки качества оптических систем, работающих в широкой области длин волн, в особенности основанных на расчете ФКЭ, является актуальной задачей-.
Цель и задачи диссертационной работы.
Целью диссертации является разработка простых и удобных методов оценки качества изображения для оптических систем с малыми долями зрения, работающих в широком спектральном диапазоне.
Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи:
проведен анализ ранее опубликованных работ по теории сценки полихроматических характеристик качестза изображения оптических систем;
разработаны методы и алгоритмы программ для расчета на базе волновой оптики ФКЭ в полихроматическом изображении точки или диска конечных размеров для дифракционно-ограниченных оптических систем-, в том числе при наличии экранирования центральной части входного зрачка, а также для систем, обладающих значптель-
ними аберрациями э приближении геометрической оптики;
изучено влияние спектрального распределения актиничного потока, ширини спектрального диапазона, величины и характера остаточных хроматически:: аберраций на полихроматическую ФКЭ в дифракционно-ограниченных оптических системах;
установлены общие соотношения, определяющие связь полихроматической ФКЭ в изображении точки и линии с полихроматической оптической передаточной функцией (ОПФ) и распределением освещенности в изображении полуплоскости;
получены приближенные эмпирические формулы, выражающие значения ФКЭ в изображении осєеой точки в пределах кружка данного радиуса через значения ОПФ на заданной пространственной частоте.
Методы исследования. Исследования общих закономерностей, определяющих полихроматические характеристики качества изображения оптических систем, проводились методами математического моделирования без расчета хода лучей, а для конкретных оптических систем - численными методами с использованием типовых програ созданных при участии автора,на ЭВМ типа БЭСМ-6 и "Эльбрус".
Научная новизна исследований.
-
Изучено влияние спектрального распределения яркости источника, спектральной чувствительности приемника излучения, светопропускания оптической системы, протяженности рабочей области спектра, характера исправления хроматизма на полихроматическую ФКЭ в высококорригированных оптических системах.
-
Получены соотношения, выражающие взаимозависимость величин, характеризующих качество оптических систем, работающих в широкой области длин волн.
-
Разработаны методы расчета полихроматических характеристик качества изображения для тест-объектов разлітчной конфигуравд
-
Выяснены возможности использования методов геометрической оптики для расчета полихроматической функции концентрации энергии.
Основные положения, представляемые к защите
-
Методы и алгоритмы" расчета полихроматической ФКЭ в зображений точки, линии и малых тест-объектов для дафракцпон-го-ограниченных оптических систем и систем, обладающих значитель ;ыми аберрациями.
-
Результаты исследования влияния спектрального распреде-іекия акгиничного потока, шрпны спектрального диапазона,- вели-пшы и характера остаточных хроматических аберраций на полихроматическую ФКЭ в оптических системах с высокой степенью коррекции.
-
Общие соотношения и приближенные эмпирические формулы, эпределяюаде взаимосвязь различных полихроматических характеристик качества оптического изобракения.
Научная и практическая ценность работы. Научное значение работы состоит в развитии числешшх методов сценки качества изображения оптических систем для иирокой области спектра, в установлении взаимосвязи различных полихроматических характеристик качества изображения. Выполненные исследования и методики, алгоритмы и программ позволяют по результатам расчета оптических систеїл прогнозировать качество даваемого ими изображения, а такхе обосновывать требования к коррекции их аберраций. Полученные простые приближенные эмпирические формулы дают быструю предварительную оценку качества проектируемых систем ,
Разработанное программное обеспечение мояет быть испольэо-вано па-предприятиях оптико-механической промышленности как на больших, так и на мини- и персональных ЭВМ.
Апробация работы и публикации. Результаты диссертационной работы долоаены и обсундены:
на Всесоюзной конференции "Теоретическач и прикладная оптика",. Ленинград, I9&4 г.;
на Отраслевой научно-технической конференции молодых специалистов, Новосибирск, Ї985 г.;
на П Всесоюзной конференции "Теоретическая и прикладная оптика", Ленинград, ГЗВЗг.;
на Ш Всесоюзной конференции "Теоретическая и прикладная
"6 ~
оптика" Ленинград, 1383 г.;
- На Всесозсзном семинаре "Автоматизация проектирования оптические систем", Москва,' 1988 г.
Основное содержание диссертации изложено в 6 статьях и отражено в Є опубликованных тезисах докладов научно-технически конференций - всего 12 работ.
Реализация результатов. Результаты работы внедрены в ГОИ им.С.И.Еавилова (г.Ленинград), на ПО "Красногорский завод" им.С.Л,Зверева (г.Красногорск).
Kporp?saaioe обеспечение использовалось для расчета оптичес ких систем в ЦКБ ПО "Красногорский завод" ил.С. Л. Зверева и на предприятиях отрасли.
Результата диссертационной работы используются также при преподавании специальных дисциплин в отраслевой системе повышения квалификации инженерно-технических работников.
Структура v. объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения к 2 приложений (технические акты внедрения и примзр расчета полщшатл ческой ЭЭ^ содержит Ю2 страиццц машинописного текста, 35 рисунков .и У таблиц, 6Ь библиографических наименовали?, на 9 страницах.
