Способ коррекции сферической аберрации оптической системы

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 11972454(23) ПриоритетОпубликовано 071182. Бюллетень Мо 41Дата опубликования описания 07.11.82 1 М. Кл,з С 02 В 3/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий" е НА 1 ЕЩ 1 Ж 1 П.ХВЧЬО йт БИБЛИОтИЛ Ленинградский институт точной механики и 6(71) Заявитель Г 54) СПОСОБ КОРРЕКЦИИ СФЕРИЧЕСКОЙ АБЕРРУЪЦП ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 10 15 Изобретение относится к оптике, а именно к способам коррекции сферической аберрации оптических систем.Известен способ коррекции сферической аберрации оптической системы, заключающийся в компенсации этой аберрации путем введения в систему оптического элемента со сферической аберрацией противоположного знака.Примером реализации этого способа может служить двух или трехсклеенная оптическая система или расклейка из положительной и отрицательной линз 1,Недостатком указанного способаявляется то, что коррекция в этомслучае осуществляется только для одной или двух зон оптической системы,а также узкий спектральный диапазонэтой коррекции,Наиболее близким к предлагаемомупо своей технической сущности является способ коррекции сферической аберрации оптической системы, включающийопределение закоца изменения параметров системз, соответствующего отсутствию сферической-аберрации в ней, иформирование вистоме зон, параметкоторых изменяются в соответствиис указаццым .як цом 21. Согласно известному способу из условия отсутствия сферической аберрации в системе определяется закон изменения формы ее поверхностей в зависимости от высоты падения излучения на систему, а формирование зон осуществляется в соответствии с этим законом путем создания ступенчатой структуры типа линзы Френеля. При этом возможно полное исправление сферической абберации для нескольких диаметром зон корректируемой системы, которое реализуется, однако, только при условии фиксированного значения длины волны падающего излучения. Кроме того, процесс формирования и контроля ступенчатой структуры является достаточно сложным.Цель изобретения - упрощение процесса формирования зон в корректируемой системе и расширение спектрального диапазона коррекции.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу коррекции сферической аберрации оптической системы, включающему определение закона изменения параметров систетз, соответствующего отсутствию сферической аберрации в ней, и формирование в сис - теме эон, параметры которых и мецяют972454 Таблица 1 0,4046 0,4146 0,4199 0,4260 0,4490 0,49140,5441 46 56. 66 ся в соответствии с указанным законом, иэ условия отсутствия сферической аберрации в системе определяют закон изменения длины волны падающего на нее излучения в зависимости от высоты его падения, а формирование эон 5 осуществляют в соответствии с этим законом путем изменения их спектраль ного пропускания.На фиг. 1 представлена оптическая схема откорректированной одиночной 10 линзы с нанесенным на ее поверхность диэлектрическим покрытием;,на фиг.2- разбиение преломляющей поверхности линзы на шесть концентричных зон осуществляемое при коррекции; на фиг.З -5 график остаточной сферической аберрации линзы.Сущность предлагаемого способа рассмотрим на примере коррекции сферической аберрации одиночной лин эы. Как известно, величина сферической аберрации такой линзы зависит от ее относительного отверстия и показателя преломления материала, из кото рого она изготовлена. При этом вели чина сферической аберации возрастает от центра к периферии линзы в случае постоянства показателя преломления. Однако последний зависит от длины волны падающего на линзу излучения, З 0 что объясняется дисперсионными свойст вами материала линзы. Следовательно, рост сферической аберрации от центра к периферии линзы можно скомпенсиро. вать соответствующим изменением показателя преломления ее материала, которое в свою очередь осуществляется благодаря соответствующему измене. нию длины волны падающего на линзу излучения в зависимости от высоты 40 его падения Этот принцип и лежит в Пример Средний диаметр зоны,мм основе предлагаемого способаПреждевсего для коррекции сферической аберрации иэ условия ее отсутствия в линзе определяют путем расчета законизменения длины волны падающего налинзу излучения в. зависимости от высоты его падения. Затем в линзе выделяют кольцевые концентрические зоны, причем каждой иэ этих зон ставится в соответствие та длина волны,для которой сферическая аберрация насреднем диаметре зоны с конечнойшириной равна нулю. И, наконец,наодной иэ преломляющих поверхностейлинзы формируют кольцевые концентрические зоны, соответствующие выделенным зонам, спектральное пропусканиекоторых определяется указанными длинами волн. Это можно сделать, например, путем нанесения диэлектрическихпокрытий, осуществляющих соответствующую спектральную фильтрацию падающего на линзу излучения. Очевидно,что при увеличении числа зон качество коррекции будет улучшаться, а технологический процесс их формирования - усложняться. Поэтому вопросо числе зон должен решаться с учетомсказанного в зависимости от поставленной задачи.В соответствии с предложенным способом была осуществлена коррекциясферической аберрации одиночной линзы с относительным отверстием 1:1,5и фокусным расстоянием 100 мм. Преломляющая поверхность этой линзыбыла разбита на шесть кольцевых эон(Фиг. 2), для каждой из которых рассчитывалась длина волны, соответствующая нулевому значению сферическойаберрации для среднего диаметраэоны табл. 1),Длина волны,соответст-вующая нулевому значению, сферической аберрации на среднем диаметре зоны972454 Примеры Средний диаметр зоны, Величина сферической аберрации,мм 16 26 36 46 56 66 7 Формула изобретения Линза имеет следующие параметры:радиусы 86,57; толщина 13,0; маркастекла ТФ 10. 86,57. Предложенный способ позволяет реализовать при использовании извест.ных методов коррекции других аберраций однолинзовую оптическую систему со сферическими поверхностями, имеющую при хорошем качестве изображения относительное отверстие до 1:0,5 и поле зрения до 1 У .Таким образом, использование изобретения позволяет упростить процесс изготовления откорректированных оптических систем и расширить спектральный диапазон коррекции. Способ коррекции сферической аберрации оптической система, включающий определение закона изменения.параметров систеьи, соответствующего отсутствию сферической аберрации в ней, и П ри этом сферическая аберрация быа скорректирована для всех шести выбранных зон (табл. 2).Таблица 2формирование в системе зон, параметры которых изменяются в соответствиис указанным законом, о т л и ч а ю -щ и й с,я тем, что, с целью упрощения процесса Формирования зон и расширения спектрального диапазона коррекции, из условия отсутствия сферической аберрации в системе определяют закон изменения длины волны падающего на нее излучения в зависимости от высоты его падения, а формироЗ 5 ванне зон осуществляют в соответствиис этим законом путем изменения ихспектрального пропускания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе40 1. Слюсарев Г.Г. Методы расчетаоптических систем. Л., "Машиностро -ние", 1969, с. 325-326,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2971227/18-10,45 кл. С 02 В 3/08, 14.07.80 (прототип).иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 8511/38 Тираж 518 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Подпис нго комитета СССРй и открытийауыская наб., д. 4/5