РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СИНТЕЗА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕМЕННОГО УВЕЛИЧЕНИЯ В ГАУССОВОЙ ОБЛАСТИ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Острун Алексей Борисович

• Острун Алексей Борисович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Острун Алексей Борисович

Введение

1. СОВРЕМЕННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕМЕННОГО УВЕЛИЧЕНИЯ И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА

1.1. Основные характеристики объективов с переменным увеличением

1.2. Обзор существующих схем объективов переменного увеличения

1.3. Обзор основных существующих методов расчета систем переменного увеличения

1.4. Выводы по главе

2. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ГАУССОВОЙ ОБЛАСТИ

2.1. Автоматизированный синтез систем переменного увеличения

2.2. Альтернативный метод синтеза систем переменного увеличения

2.3. Автоматизированный синтез систем «двойного сопряжения»

2.4. Альтернативный метод синтеза систем двойного сопряжения

2.5. Выводы по главе

3. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ПАРАКСИАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ

3.1. Усовершенствованный универсальный численный алгоритм для расчета оптических систем в параксиальной области

3.2. Сравнительный анализ численных и алгебраических методов автоматизированного расчета оптических систем в параксиальной области

3.3. Использование универсального численного алгоритма для решения неравенств

3.4. Выводы по главе

4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ПЕРЕМЕННОГО УВЕЛИЧЕНИЯ В ОБЛАСТИ ГАУССА И РЕАЛИЗАЦИЯ В ТОЛСТЫХ КОМПОНЕНТАХ

4.1. Расчет трехкомпонетной системы с дискретным изменением увеличения

4.2. Расчет четырехкомпонентной системы с заданными начальными осевыми расстояниями

4.3. Расчет четырехкомпонентной системы с телецентрическим ходом главного луча

4.4. Расчет пятикомпонентного объектива с исправленной кривизной Петцваля

4.5. Расчет четырехкомпонентной системы

4.6. Расчет трехкомпонентной системы с элементом, изменяющим оптическую силу

4.7. Расчет пятикомпонентной системы «двойного сопряжения»

4.8. Расчет пятикомпонентной системы «двойного сопряжения» с элементами, изменяющими оптическую силу

4.9. Расчет пятикомпонентной системы «двойного сопряжения» с заданными начальными промежутками

4.10. Расчет панкратического объектива в области реальных полей и апертур

4.11. Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СИНТЕЗА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕМЕННОГО УВЕЛИЧЕНИЯ В ГАУССОВОЙ ОБЛАСТИ»

Актуальность работы:

Одним из важных этапов проектирования центрированных изображающих оптических систем, имеющих нетривиальную структуру, является синтез оптической схемы в области Гаусса. На этом этапе определяются такие параметры системы, как оптические силы компонентов, осевые расстояния между ними, положение предмета и входного зрачка, исходя из требований к параксиальным характеристикам системы или ее части [1]. Наиболее трудным параксиальный синтез представляется при расчете систем переменного увеличения, а также так называемых систем «двойного сопряжения» [2, 3], которые при изменяемом увеличении имеют две пары неподвижных сопряженных плоскостей: предмета и изображения, входного и выходного зрачка.

Обсуждению данной проблемы посвящено значительное количество публикаций. Изложим кратко основные подходы к ее решению. Первая группа методов использует экспертные системы, основанные на поиске в базе данных наиболее подходящего аналога. Такой подход позволяет игнорировать этап параксиального синтеза, однако не может дать положительный результат, когда речь идет о необходимости получения нового решения. Вторая группа методов основывается на применении для синтеза методов нелинейного программирования. Подобный подход требует наличия некоторой стартовой системы, которая во многих случаях отсутствует либо требует трудоемкого патентного поиска. К третьей группе можно отнести методы, основанные на разработке специализированных алгоритмов, учитывающих специфику решаемых задач. Однако эти методы не универсальны (не могут применяться для других систем) и не обладают достаточной степенью автоматизации. В частности, большинство специальных методов разработано для классических панкратических объективов с перемещающимися компонентами и не могут применяться для расчета систем, содержащих элементы с переменной

оптической силой, которые в настоящее время все более широко применяются в технике. Для подобного рода систем применяются собственные специализированные алгоритмы.

Таким образом, ни один из существующих методов не позволяет в полной мере, на универсальной основе, с использованием средств автоматизации выполнить параксиальный синтез центрированных оптических систем переменного увеличения. Поэтому исследование и разработка новых методов такого класса является актуальной научной и практической задачей.

Цель работы:

Разработка методов синтеза оптических систем переменного увеличения в гауссовой области с использованием компьютерных технологий.

Задачи исследования:

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать существующие методики синтеза оптических систем в области Гаусса.

2. Разработать и реализовать универсальный метод параксиального синтеза базовой трехкомпонентной системы переменного увеличения.

3. Разработать и реализовать алгоритм перехода от базовой схемы к системе с механической или оптической - на основе использования компонентов переменной оптической силы - компенсацией сдвига изображения.

4. Разработать и реализовать алгоритм синтеза оптических систем «двойного сопряжения».

5. Усовершенствовать универсальный метод и алгоритм параметрического синтеза в области Гаусса, основанный на использовании численного подхода к решению систем полилинейных модельных уравнений.

6. Осуществить апробацию разработанных методов на примере расчета панкратического объектива в области реальных полей и апертур.

Научная новизна:

1. Создана система универсальных математических моделей для расчета центрированных оптических систем переменного увеличения в области Гаусса, пригодная как для схем с механической компенсацией, так и для схем, содержащих компоненты с изменяемой оптической силой.

2. Разработана система универсальных математических моделей для синтеза центрированных систем «двойного сопряжения» в параксиальной области.

3. Усовершенствован универсальный метод параметрического синтеза оптических систем, основанный на автоматическом составлении полилинейных модельных уравнений и их численном решении.

Методы исследования:

1. Компьютерное моделирование оптических систем.

2. Методы матричной оптики.

3. Численные методы и методы компьютерной алгебры для решения систем уравнений.

4. Методы нелинейного программирования применительно к синтезу оптических систем.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Система универсальных математических моделей для синтеза центрированных оптических систем переменного увеличения с механической компенсацией или оптической компенсацией на основе применения компонентов с изменяемой оптической силой.

2. Система универсальных математических моделей для синтеза центрированных оптических систем «двойного сопряжения» в области Гаусса.

3. Усовершенствованный алгоритм генерации и решения систем полилинейных модельных уравнений, описывающих оптическую систему.

4. Оптические системы в тонких компонентах, полученные при помощи разработанной методики (демонстрация работоспособности методики).

5. Объектив переменного увеличения, синтезированный на основе разработанных в диссертации методов в области реальных полей и апертур.

Практическая ценность работы:

1. Разработана методика параксиального синтеза систем переменного увеличения и систем «двойного сопряжения», позволяющая свести к минимуму временные затраты оптика-конструктора

2. Решена проблема выбора стартовой схемы при расчете сложных оптических систем.

3. Разработано прикладное программное обеспечение, которое позволяет: а) произвести параксиальный расчет оптической системы и определить оптические силы входящих в нее компонентов; б) рассчитать траектории движения подвижных компонентов систем переменного увеличения и систем «двойного сопряжения».

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы.

В первой главе производится литературный обзор, посвященный современным объективам переменного увеличения, предъявляемым им требованиям и существующим методам расчета.

Вторая глава посвящена разработанным универсальным математическим моделям параметрического синтеза центрированных оптических систем переменного увеличения и «двойного сопряжения».

В третьей главе рассматриваются возможности усовершенствования разработанного ранее универсального метода параметрического синтеза оптических систем.

В четвертой главе приведены системы, синтезированные по разработанным методам.

В заключении делаются выводы о проделанной работе.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕМЕННОГО УВЕЛИЧЕНИЯ И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА

Оптические системы переменного увеличения (ОСПУ) характеризуются возможностью изменять масштаб изображения по отношению к предмету (либо, наоборот, воздействовать на величину поля зрения в пространстве предметов) при сохранении неизменного положения поверхности изображения. Такого рода системы получили широкое применение в фотографии, кинематографии, телевидении, видеотехнике, микроскопии, астрономических приборах, спектрофотометрии, тренажеростроении, лазерной технике, медицинской технике и других областях [4, 5].

По способу изменения увеличения ОСПУ можно разделить на панкратические системы и системы с дискретным изменением масштаба изображения[6]. Панкратические схемы позволяют изменять увеличение непрерывно в заданном диапазоне, что создает им очевидные преимущества. Однако, в тех отраслях промышленности, где данное свойство не является необходимым, применяются системы с дискретным изменением увеличения, так как расчет и реализация таких схем представляет собой более простую задачу.

По способу компенсации сдвига изображения панкратические системы традиционно разделяются на системы с механической компенсацией и системы с оптической компенсацией [6]. В системах первого класса изменение масштаба изображения и компенсация сдвига плоскости изображения достигается путем нелинейного перемещения оптических компонентов схемы. В классических системах второго класса оптические элементы перемещаются по линейным траекториям, а положение плоскости изображения сохраняется в некоторых допустимых пределах, которые не приводят к существенному ухудшению качества изображения вследствие расфокусировки.

В настоящее время для перемещения оптических компонентов используются микродвигатели, которые позволяют обеспечить практически любую необходимую плавную траекторию. Поэтому расчет классических систем с оптической компенсацией стал не таким актуальным.

В последнее время для изменения увеличения вместо механического перемещения компонентов стали применяться оптические элементы с изменяемой оптической силой - жидкостные линзы. Использование таких линз позволяет сократить количество перемещающихся компонентов или совсем отказаться от их использования. Жидкостные линзы широко используются в компактных видеокамерах, веб-камерах, считывателях штрих-кодов, эндоскопах и в устройствах машинного зрения.

Принципы действия жидкостных линз достаточно разнообразны, но чаще всего используются три из них [7, 8]: изменение формы гибкой поверхности, ограничивающей жидкость; изменение формы границы раздела двух несмешиваемых жидкостей (например, воды и масла); изменение показателя преломления (последний принцип характерен для жидких кристаллов - схема построения показана на рисунке 1).

кристаллов

Рисунок 1 - Способ изменения оптической силы жидкостной линзы

Изменение оптической силы происходит при внешнем механическом или электромагнитном воздействии, причем последнее имеет очевидное преимущество малой инерционности.

Следует отметить, что современные жидкостные линзы могут работать в температурном интервале от -10°С до +60°С и обладают достаточно широким диапазоном изменения оптических сил. Кроме того, они обладают приемлемым качеством поверхности, отклонение которой от сферы не превышает 0,12 мкм [11]. При этом жидкостные линзы легко доступны для покупки [9, 10].

Можно принять, что оптические системы, содержащие элементы переменной оптической силы, составляют новый подкласс систем с оптической компенсацией, исходя из возможности обеспечения линейного закона перемещения подвижных компонентов (либо вовсе отказа от движущихся элементов), а также оптического принципа компенсации сдвига изображения. В отличие от классических схем, системы нового подкласса способны обеспечить теоретически нулевую расфокусировку изображения.

1.1. Основные характеристики объективов с переменным увеличением

Наибольшее распространение среди оптических систем с непрерывным изменением увеличения получили панкратические объективы.

Панкратические объективы можно разделить на два типа - вариообъективы и трансфокаторы. Вариообъектив представляет из себя цельную оптическую систему, рассчитанную и собираемую в виде цельной конструкции со всеми юстировками и доводками, что обеспечивает получение малых аберраций. По сравнению с трансфокатором вариообъектив позволяет при сборке добиться лучшей юстировки и сведения до минимума многих аберраций. При меньшем числе линз и компонентов, а также упрощении конструкции появляется возможность получения объектива с большей светосилой во всём диапазоне фокусных расстояний [12]. Трансфокатор содержит оптическую систему, состоящую из афокальной панкратической насадки с переменным угловым увеличением и объектива с постоянным фокусным расстоянием. Конструкция как бы имеет две оптические системы: объектив и панкратическую афокальную насадку с переменным угловым увеличением. В такой системе трансфокатором

называют только панкратическую часть. Афокальная насадка и основной объектив корригируются, как правило, отдельно [12]. Это приводит к тому, что оптическая схема насадки с объективом имеет на несколько линз больше, чем схема вариообъектива [13]. При этом длина трансфокатора также больше. Положительным качеством этой системы является возможность использования самостоятельно корригированной насадки с исправленными объективами разных фокусных расстояний, что позволяет получать значительный интервал изменения фокусных расстояний.

К основным характеристикам объективов переменного увеличения относятся:

1) Заднее фокусное расстояние f' и перепад увеличений M:

f'

_ J max

_ f'-

J min

здесь f'max, f'min - максимальное и минимальное фокусные расстояния в двух крайних положениях панкратического объектива.

2) Относительное отверстие D, где D - диаметр входного зрачка.

3) Угловое поле.

4) Задний отрезок.

5) Продольные и поперечные габариты.

Кроме того если объектив переменного увеличения работает с ПЗС-матрицей, то зачастую предъявляются требования телецентричности хода главного луча в пространстве изображений. Это требование возникает из-за использования перед ПЗС-матрицей элементов с дихроичным покрытием или массива микролинз, в этом случае при невыполнении условия телецентричности отражение от этих элементов значительно возрастает.

Ряд перечисленных характеристик обеспечиваются на этапе параксиального синтеза.

1.2. Обзор существующих схем объективов переменного увеличения

Рассмотрим различные оптические схемы с переменным увеличением. К простейшим схемам относятся системы с дискретным изменением увеличения. Изменение увеличения в таких системах происходит за счет смены линз или перемещения одного компонента. Одним из наиболее применяемых способов дискретного изменения увеличения является использование вращающейся галилеевской системы в параллельном пучке между линзами. При этом смена увеличений происходит путем переворачивания системы на 180°, кроме того, возможно исключение галилеевской системы. Таким образом, может быть получено три различных увеличения [14].

Переходя к системам, в которых смена увеличений обеспечивается путем перемещения одного компонента, следует отметить, что такие системы применяются в телескопах и микроскопах. Но наиболее широкое распространение они нашли в лазерной технике.

При работе с лазерными источниками излучения системы с одним перемещающимся компонентом обычно характеризуются небольшим изменением увеличения (в пределах 4-6 крат). Обычно они предназначены для работы с одной длиной волны. Однако иногда с целью экономии расчет ведется и для нескольких длин волн, чтобы иметь возможность использовать одну универсальную систему с несколькими лазерами.

Лазерные системы переменного увеличения можно разделить на две группы:

1) Расширители лазерного излучения. Имеют в пространстве изображений параллельный пучок. Масштаб таких систем определяется через соотношение диаметров пучков на выходе в двух крайних состояниях.

2) Концентраторы лазерного излучения. В патентной литературе имеют название «Системы с переключаемым двойным фокусным расстоянием» («Dual-Focus Switchable lens») [15, 16, 17]. Могут работать как с конечного расстояния, так и с бесконечности.

Системы чаще всего имеют три компонента, два крайних неподвижны, средний перемещается. На рисунке 2 показана параксиальная схема системы из второй группы:

Рисунок 2 - Система «двойного фокуса»

На рисунке 2 показано перемещение второго компонента и сдвиг плоскости изображения, соответствующий данному перемещению. Видно, что система может работать как с предметом дальнего типа, так и ближнего. На рисунке 3 показана оптическая схема системы:

Рисунок 3- Объектив «двойного фокуса»

Переходя к системам, имеющим плавное изменение фокусного расстояния, следует отметить, что для сохранения неподвижности плоскости изображения необходимо перемещать как минимум два компонента. Поэтому простейшая система переменного увеличения состоит из двух подвижных компонентов. Однако подобная схема не позволяет получить большой перепад увеличений и приемлемое качество изображения [14, 18].

Рассмотрим трехкомпонентную схему. Её структурная формула выглядит как Р№\ где Р - обозначает положительный компонент, К- отрицательный, прямая черта над буквой означает, что компонент перемещается по линейной траектории, волнистая по нелинейной [1, 19]. Её схема в параксиальных компонентах выглядит следующим образом (Рисунок 4):

Рисунок 4

Первый и второй компоненты - подвижные, причем второй компонент перемещается по линейной траектории, а первый по нелинейной. Такие системы используются в фотоаппаратах, однако не позволяют получить большого перепада увеличений при небольших габаритах. Кроме того, они характеризуется достаточно небольшими относительными отверстиями. Из-за перечисленных недостатков область применения таких объективов ограничена в основном любительскими фотоаппаратами.

Как уже было показано, двух- и трехкомпонентные системы переменного увеличения не позволяют обеспечить требуемые характеристики. Поэтому большинство современных систем переменного увеличения имеют четырех-или пятикомпонентную структуру.

Одна из наиболее применяемых схем выглядит следующим образом РМРР (Рисунок 5):

Рисунок 5 - Четырехкомпонентная схема с двумя внутренними подвижными компонентами

Второй компонент - обычно отрицательный, и его перемещение осуществляется по линейному закону, что является определенным преимуществом, третий компонент положительный либо отрицательный и перемещается по нелинейной возвратно-поступательной траектории.

Обоснование такого вида траектории приведено в [18]. По данной схеме реализован объектив (Рисунок 6) [20]:

Р

Рисунок 6 - Четырехкомпонентный объектив переменного увеличения с двумя внутренними

перемещающимися компонентами

Также в литературе встречаются четырехкомпонентные системы, имеющие законы движения, проиллюстрированные на рисунке 7:

Рисунок 7 - Структура четырехкомпонентного объектива переменного увеличения

В данном случае второй компонент является отрицательным и перемещается по нелинейному закону, третий компонент может быть как положительным, так и отрицательным. Исследования показывают, что в случае использования отрицательного компонента оптические силы компонентов

получаются меньше, что является преимуществом. Кроме того, объективы, построенные по этой схеме, обладают высоким относительным отверстием и большим полем зрения [21, 22, 23]. По подобной схеме построен следующий панкратический объектив [24]:

Рисунок 8 - Панкратический объектив, реализованный по схеме рисунка 4 Еще одна возможная структура РМРР представлена на рисунке 9.

Рисунок 9 - Четырехкомпонентная система переменного увеличения

В данном случае второй и третий компоненты могут быть как положительными, так и отрицательными. Кроме того, законы их движения очень похожи, что может являться определенным преимуществом при реализации перемещения компонентов.

Далее рассмотрим четырехкомпонентную систему РМРР с изменяющимся задним отрезком, в которой перемещаются второй и четвертый элементы [25].

Рисунок 10 - Четырёхкомпонентная система переменного увеличения со вторым и четвертым перемещающимися компонентами

Оптическая система [26] реализованная по такой схеме представлена на рисунке 11:

Эт ЭРЗ

П

Рисунок 11 - Панкратический объектив переменного увеличения со вторым и четвертым

перемещающимися компонентами.

Можно видеть, что она достаточно проста, поэтому объективы такого типа зачастую применяются для любительских видеокамер. Данная схема имеет один отрицательный компонент и два положительных. Второй компонент (вариатор) может перемещаться как по линейной, так и по нелинейной

траектории. Четвертый компонент (компенсатор) применяется для компенсации сдвига изображения, который происходит при перемещении второго компонента. Иногда для обеспечения большего перепада увеличения и при сохранении заданных габаритов дополнительно перемещается третий компонент схемы.

Достаточно часто в литературе встречаются объективы, основанные на пятикомпонентной схеме Р с подвижными вторым и четвертым

компонентами. На рисунке 12 показана подобная схема:

Рисунок 12 - Пятикомпонентная система переменного увеличения

Как видно из схемы, второй и четвертый компоненты отрицательны. Второй компонент может перемещаться линейно, а траектория четвертого компонента характеризуется как возвратно-поступательная. Такая схема позволяет исправить кривизну Петцваля и обладает лучшим качеством за счет большего числа свободных параметров. Например, по данной схеме реализован объектив [27]:

Рисунок 13 - Пятикомпонентный панкратический объектив

Как уже было сказано, в последнее время широкое распространение получили жидкостные линзы. Поэтому были реализованы системы переменного увеличения, построенные на подобных оптических элементах. Изменение масштаба изображения и компенсация сдвига изображения в таких системах полностью или частично происходит за счет изменения оптических сил компонентов, а не за счет перемещения. В патенте Samsung представлена панкратическая схема, содержащая жидкостную линзу. На рисунке 14 показан пример системы, содержащей перемещающийся и жидкостной компоненты [28]:

Рисунок 14 - Объектив переменного увеличения с одним перемещающимся компонентом и

жидкостной линзой.

Литературный обзор систем переменного увеличения позволяет сделать вывод, что большинство объективов построено по общему принципу и общим

схемам, что свидетельствует о том, что большинство авторов игнорировали параксиальный расчет и в качестве исходной схемы брали наиболее подходящую уже изготовленную систему. К сожалению, такой подход не способствует «патентной чистоте» и оригинальности решения. Кроме того, большинство компонентов представляют из себя группы из нескольких линз, которые в параксиальной области представляются тонкими элементами. Следовательно, необходимо обеспечить достаточный воздушный промежуток между тонкими компонентами, чтобы избежать «врезания» при переходе к конечным толщинам линз.

Все системы переменного увеличения имеют одну пару неподвижных сопряженных плоскостей - предмета и изображения. Рассмотрим более интересный случай - синтез систем «двойного сопряжения», которые имеют две пары сопряженных неподвижных плоскостей: плоскости входного и выходного зрачка и предмета - изображения. Такие системы нашли свое применение в фазово-контрастной микроскопии [3]. В этих приборах необходимо иметь возможность изменять увеличение при неизменном положении плоскостей изображения и выходного зрачка. Эта задача решается двумя способами: сменой объективов и применением систем «двойного сопряжения». Недостатки первого способа очевидны: необходимо иметь широкий набор объективов, изменение увеличения происходит дискретно, кроме того при смене возможно попадание пыли на оптические поверхности. Второй способ свободен от этих недостатков, однако более трудоемок в расчете.

Впервые систему «двойного сопряжения» рассчитал Гопкинс [2]. Эта система имеет 20-ти кратный перепад увеличения и работает с близким расположенным предметом и бесконечно удаленным изображением. Эта система представлена на рисунке 15:

Рисунок 15 - Система «двойного сопряжения»

Система «двойного сопряжения» имеет всего пять компонентов, из которых два крайних неподвижны, а три средних могут перемещаться, на рисунке 16 они обозначены как I, II, III. В принципе, чтобы обеспечить неподвижность плоскостей изображения и зрачков необходимо иметь как минимум три подвижных компонента. Гопкинс при расчете системы исходил из трехкомпонентной схемы, имеющей ближний тип предмета и изображения. Все три компонента могут перемещаться. На рисунке 16 изображена траектория движения компонентов.

0 10 го зо ¿о ьо

Рисунок 16 - Траектория движения компонентов в системе «двойного сопряжения»

На рисунке 16 О и О' - плоскости предмета и изображения соответственно, а Е и Е' - плоскости входного и выходного зрачков.

К сожалению, из-за ошибок, содержащихся в патенте, достоверно восстановить схему не удалось.

Анализ литературы показывает, что расчет систем «двойного сопряжения» не был достаточно исследован. Отметим, что стандартным схемам с перемещающимися компонентами не было уделено должного внимания, при составлении литературного обзора была найдена лишь одна публикация, посвященная данному вопросу [29]. Одним из современных подходов является методика расчета систем «двойного сопряжения», состоящих из жидкостных линз [30, 31]. Предложенный авторами метод нельзя назвать полностью универсальным, так как он не позволяет рассчитать схемы, содержащие перемещающиеся компоненты. Следует также отметить подход, предложенный в [32]. Процедура поиска параксиальной схемы основана на применении методов эволюционного программирования. Однако, в предложенной методике условие сопряжения зрачков выполняется не точно, а с некоторым приближением, т. к. в рассматриваемой авторами схеме всего два перемещающихся компонента.

Таким образом, становится актуальным вопрос о разработке алгоритма для расчета систем «двойного сопряжения» в области Гаусса на основе универсального метода параметрического синтеза центрированных оптических систем, описанного в третьей главе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Острун Алексей Борисович, 2014 год

Список литературы

1. Bezdidko S.N., Popov M.V. Some approaches to description of system configuration and structuring optical system database// Proc. SPIE, vol. 5524, 2004, pp. 426-435

2. B. Hill, H. H. Hopkins. Improvements in or relating to optical apparatus: пат. 1260653 Великобритания, 1972

3. Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. - JL: Машиностроение, 1975. -640с.

4. Иванова Т.А. Синтез оптических систем с переменными оптическими характеристиками// Учебное пособие. - Л., 1980. - 84 с.

5. Запрягаева Л.А, Свешникова И.С. Расчет и проектирование оптических систем. - М.: Логос, 2000. - 584 с.

6. Back F.G., Lowen H. Generalized theory of Zoomar systems// JOSA, vol. 48, 1958 pp. 149-153.

7. ИФормат [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://itformat.su/index.php?newsid=139 (дата обращения 07.06.2014)

8. Berge B., Peseux J. Variable focal lens controlled by an external voltage: an application of electrowetting// The European physical journal E 3, 2000 pp.159163

9. Optotune [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.optotune.com (дата обращения 15.05.2014)

10. Varioptic [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.varioptic.com (дата обращения 15.05.2014)

11. Simon E. Optical design rules of a camera module with a liquid lens and principle of command for AF and OIS functions// Proc. SPIE vol. 7849, 2010

12. Гл.ред. Е. А. Иофис Фотокинотехника. Энциклопедия. — М.: «Советская Энциклопедия», 1981. Статьи «Вариообъектив», «Трансфокатор», «Объектив с переменным фокусным расстоянием»

13. Шпякин М.Г. Выбор исходной схемы объектива с переменным фокусным расстоянием и соотношения между его длиной и оптическими параметрами// ОМП, 1968. - № 2. - С. 28-32.

14. Русинов М. М., Грамматин А. П., Иванов П. Д. Вычислительная оптика: справочник. - Л.: Машиностроение, 1984. - 423 с.

15. Патент US №6308012 23.10.2001

16. Патент US №7292395 06.11.2007

17. Патент US №5134523 28.07.1992

18. Попов М. В.. Компактные панкратические объективы с большим перепадом фокусных расстояний : Дис. ... канд. техн. наук : 05.11.07 : Москва, 2007 167 с. РГБ ОД, 61:07-5/2577

19. Бездидько С.Н., Попов М.В. Некоторые подходы к описанию структуры оптических систем и структуризации базы данных оптических систем//Сборник трудов общества им. Д.С. Рождественского «Прикладная оптика - 2004». - СПб, 2004. - Т. 3. - С. 44-54.

20. Патент US №6084721 04.06.2000

21. Патент US №5966246 12.10.1999

22. Патент US №6124982 29.09.2000

23. Патент US №8223224 17.07.2012

24. Smith W.J. Modern lens design. - McGraw-Hill, Inc., 1992. - 380p.

25. Патент US №6388818 14.05.2002

26. Патент US №6342973 29.01.2002

27. Патент US №6606200 12.08.2003

28. Патент US №7855838 25.08.2009

29. Mau-Shiun Yeh, Shin-Gwo Shiue, Mao-Hong Lu. Solution for first-order design of a two-conjugate zoom system//Optical Engineering, 1997, vol. 36, no. 8, pp. 2261-2267

30. Miks A., Novak J. Three-component double conjugate zoom lens system from tunable focus lenses// Applied Optics, 2013 vol. 52, issue 4, pp. 862-865

31. Miks A., Novak J. Paraxial imaging properties of double conjugate zoom lens system composed of three tunable-focus lenses// Optics and Lasers in Engineering, 2014 vol. 53, pp. 86-89

32. Pal S., Hazra L. Stabilization of pupils in a zoom lens with two independent movements//Applied optics, 2013 vol. 52, no. 23, pp. 5611-5618

33. Пахомов И.И. Панкратические системы / И.И.Пахомов. - М.: Машиностроение, 1976. - 160 с.

34. Рамин Хои. Анализ базовых схем оптических систем переменного увеличения : Дис. ... канд. техн. наук : 05.11.07 : Санкт-Петербург, 2004 131 с. РГБ ОД, 61:04-5/4073

35. Пахомов И.И., Пискунов Д.Е., Хорохоров А.М. Численный метод расчета систем переменного увеличения с произвольным числом подвижных компонентов//Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана, сер. «Приборостроение», 2012 с. 25-35

36. Cheng X., Y.Wang, Q.Hao, J. M.Sasian. Expert system for generating initial layouts of zoom systems with multiple moving lens groups// Optical Engineering, 2005, vol. 44(1). - P. 013001-1-013001-8

37. Крутман С.А., Поспехов В.Г. Методика автоматизированного синтеза панкратических объективов в тонких компонентах.// Сборник трудов международной конференции Прикладная оптика 2010. - 2010. Том 1. - С. 80-84.

38. Tanaka K. Paraxial analysis of mechanical compensation zoom lenses. 1: Four-component type// Applied Optics, 1982. - Vol. 21, № 12. - P. 2174-2183.

39. Шпякин М.Г. Синтез систем с переменными оптическими характеристиками в параксиальной области// Оптика и спектроскопия, 1980. - Т 49, вып. 2. - С. 364-369.

40. Pal S., Hazra L. N. A novel approach for structural synthesis of zoom systems// Proc. SPIE Vol. 7786, pp. 778607-1 - 778607-11, 2010.

41. Miks. Method of zoom lens design// Applied Optics, vol. 47, no. 32, pp.60886098, 2008.

42. Grinkevich A. V. Version of an objective with variable focal length// Opticheskii Zhurnal,2006, 73 (5), pp. 343-345

43. Ivanov Andrey V. Generalized method for first-order lens layout // Proc. SPIE, vol. 3780, 1999, P. 199-206.

44. Иванов А.В., Острун А.Б. Автоматизированный параксиальный синтез панкратических систем. Материалы III Международной научно-практической конференции «Наука в современном информационном обществе»/ «Create space» (North Charleston, USA). - 2014 - С. 135-140

45. Иванов А.В., Острун А.Б. Усовершенствованный универсальный метод габаритного расчета центрированных оптических систем // Оптический журнал. - 2012. - Том 79.- Вып. 5. - С. 35-39.

46. Иванов А.В., Острун А.Б. Исследование алгоритма синтеза оптических систем двойного сопряжения // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 3. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/698970.html (дата обращения 15.03.2014) DOI: 10.7463/0314.0698970

47. Иванов А.В. Универсальные методы решения модельных уравнений при габаритном расчете оптических систем // Оптический журнал. 2007. Т. 74. №5. С. 302-306

48. Бахвалов Н.С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы. М.: Наука, 1987. 600 с.

49. Kryszczynski, T. Analysis of four-component zoom systems with mechanical compensation / T. Kryszczynski. - Warsaw : SPIE Polish chapter, 1996. - 84 p.

50. Иванов А.В., Острун А.Б. Сравнительный анализ численных и алгебраических методов автоматизированного расчета оптических систем в параксиальной области // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 3. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/ 548050.html (дата обращения 10.03.2014). DOI: 10.7463/0313.0548050