vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"vestift-297Research ArticleРАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ПРИБОРОСТРОЕНИЕRADIOELECTRONICS AND INSTRUMENT-MAKINGМЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО РАСЧЕТА НОВОЙ КОМПОЗИЦИИ ЗЕРКАЛЬНОГО ПЛАНАНАСТИГМАТАPARAMETRICAL CALCULATION TECHNIQUE OF THE NEW MIRROR PLANANASTIGMAT COMPOSITIONАртюхинаН. К.ArtioukhinaN. K.

доктор технических наук, профессор кафедры «Лазерная техника и технология»

D. Sc. (Engineering), Proffesor of Department of the Laser Equipment and Technology

art49@mail.ruБелорусский национальный технический университет, МинскBelarusian National Technical University, Minsk20173004201701115121Copyright © Артюхина Н.К., 20172017Артюхина Н.К.Artioukhina N.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/297

Представлена методика расчета четырехзеркальных плананастигматов. Конструктивной особенностью новой зеркальной композиции является наличие афокальной схемы из первых двух зеркал и моноблока из 1-го и 4-го зеркала, оправа которого является апертурной диафрагмой. Исследованы различные варианты конструктивного решения, даны параметрические характеристики модулей, описаны аберрации в области Зейделя и получены формулы аберрационных полиномов третьего порядка. Установлены параметры коррекции сферической аберрации, комы и астигматизма. Исправление аберраций достигается асферизацией профиля зеркальных поверхностей. Обсужден вопрос план-коррекции анастигматов, проведен классификационный анализ схем с целью получения плоского поля изображения. Разработана модель аберрационного параметрического алгоритма для расчета новой зеркальной композиции плананастигмата с двойным зеркалом. Дана сводка основных конструктивных параметров системы. Исследован вопрос защиты плоскости изображения от попадания постороннего света. Разработан светосильный четырехзеркальный объектив (относительное отверстие D/f´ 1 : 1) с увеличенным углом поля зрения (до 2 w =15o ). Система обладает стабильной коррекцией аберраций по полю: в плоскости установки кружок рассеяния равен 0,01 мм в центре и не превышает 0,05 мм с небольшим фоном выше этого предела на краю. Кривизна изображения исправлена, величина астигматизма не превышает 0,05 мм. Отсутствие хроматических аберраций, наличие высокой разрешающей способности и приемлемые условия для размещения приемной аппаратуры в новой композиции зеркального плананастигмата открывают широкие возможности по ее применению. Объектив может использоваться в тепловидении, оптических приборах, работающих в инфракрасной области спектра.

 

A four-mirror planaanastigmat calculation method is presented. Design feature of new mirror composition is existence of the afoсal scheme from the first two mirrors. The first and fourth mirrors can be combined into one unit (double mirror) which frame is an objective aperture. Different variants of designs are found; parametric characteristics of various modules are given. Seidel coefficients are described and the formulas of third order aberration polynomials are obtained. The correction factors of spherical aberration, coma, astigmatism are determined. Aberration correction is carried out at the expense of an asferization of smooth surfaces. The plane – field anastigmats are discussed; сlassification analysis by type of circuit decisions is executed for the purpose of obtaining a flat image field. A model of aberrational parametric algorithm of a new mirror plane – field anastigmat composition with a double mirror is developed. The system summary graphic and design factors have been presented. The problem on protection of the image plane from the foreign light has been considered. A light-gathering system (relative aperture D/f´ 1 : 1) consisting of four mirrors with a large field of view (near 2 w = 15o ) has been developed. The system proposed provides a stable correction of aberrations in the field of view: in the setup plane, the circle of confusion is equal to 0.1 mm at the center and does not exceed 0.05 mm, with a small back-ground exceeding this limit at the edge. The image curvature is corrected and the astigmatism does not exceed 0.05 mm. The absence of chromatic aberrations, high resolving power, and acceptable conditions for disposition of receiving apparatus in the new mirror plananastigmat composition proposed allow it to be widely used. The objective proposed can be used in thermal imaging as well as optical devices operating in the infrared region of the spectrum.

 

оптотехниказеркальные системыкоррекция аберрацийоптимизациярасчет оптических схеманастигматический объективафокальная схемасводка основных параметров системыкачество изображенияcalculation opticsmirror systemsaberration correctionan optimizationoptical designanastigmatrefresh extension listobjectiveafocal schemesystem summary graphicimage qualityReferencesСовременные оптико-электронные комплексы как результат внедрения достижений в области оптики / М. М. Мирошников [и др.] // Оптика XXI век : материалы 6-го Междунар. оптического конгресса, Санкт-Петербург, 18–21 окт. 2010 : в 3 ч. / редкол.: В. М. Арпишкин [и др.]. – СПб., 2010. – Ч. 1. – С. 2–6.Miroshnikov M.M., Iozep E.A., Mirzoeva L.A., Mack A.A., Makovtsov G.A., Arkhipova L.N., Zakharenkov V.F., Pavlov V.S. Modern optical-electronic complexes as result of introduction of achievements in the sphereof optics. Optika XXI vek : materialy 6-go Mezhdunarodnogo opticheskogo kongressa, Sankt-Peterburg, 18–21 oktyabrya 2010. Chast’ 1 [Optics 21st century: materials of the 6th International optical congress, St. Petersburg, 18–21 October 2010. Part 1]. Sankt Petersburg, 2010, pp. 2–6. (In Russian).Лебедева, Г. И. Перспективные аэрокосмические зеркальные объективы / Г. И. Лебедева, А. А. Гарбуль // Оптич. журн. – 1994. – № 8. – С. 57–62.Lebedeva G.I., Garbul А.А. Perspective air-space mirrors designs. Opticheskii zhurnal [Journal of Optical Technology], 1994, no. 8, pp. 57–62. (In Russian).Smith, W. J. Modern Optical Engineering, the Design of Optical Systems / W. J. Smith. – New York: McGraw-Hill, 2000. – 617 p.Smith W.J. Modern Optical Engineering, the Design of Optical Systems. New York, McGraw-Hill, 2000. 617 p.Оптико-электронные системы для дистанционного зондирования Земли [Электронный ресурс] / А. М. Аронов [и др.]. – Режим доступа: http://www.lomo-tech.ru/photos/lomo_kosm_otkr.pdf. – Дата доступа: 01.08.2015.Aronov A.M., Danilov V.A., Nikiforov V.O., Savitsky A.M., Sokolsky M.N. Optical-electronic systems for remote probing the cosmos Earth. Available at: http://www.lomo-tech.ru/photos/lomo_kosm_otkr.pdf (date access 01 August 2015). (In Russian).Артюхина, Н. К. Теория, методы проектирования и расчет оптики зеркальных систем / Н. К. Артюхина ; Белорус. нац. техн. ун-т. – Минск, 2009. – 309 с.Artyukhina N.K. Theory, methods of design and calculation of mirror systems. Мinsk, 2009. 309 p. (In Russian).Васильев, В. Н. Основы проектирования экспертных систем компоновки объективов / В. Н. Васильев, И. Л. Лившиц, Д. И. Муромцев. – СПб.: Наука, 2012. – 208 с.Vasil’ev V.N., Livshits I.L., Muromtsev D.I. Bases of design of expert systems of lens configuration. Sankt Peterburg, Nauka Publ., 2012. 208 p. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.