Разработка основ композиции оптической системы объектива на основе базовой двухкомпонентной схемы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Ежова, Василиса Викторовна

• Ежова, Василиса Викторовна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Ежова, Василиса Викторовна

Оглавление

Введение

Глава 1. Основные соотношения геометрической теории аберраций

1.1. Первичные аберрации

1.2. Сферическая поверхность и ее аберрационные свойства

1.3. Аналитические соотношения аберраций третьего порядка

1.4. Первичные аберрации тонкого компонента

1.5. Хроматические аберрации

"" Глава 2. Аберрационные свойства тонкой линзы в широком пучке лучей

2.1. Анализ аберраций широкого пучка лучей изображения, образованного тонкой линзой

2.2. Параметрический синтез оптических систем из тонких линз при стигматической и апланатической коррекции аберраций изображения

2.3. Параметрический синтез оптических систем из тонких линз при использовании аберрационных свойств плоскопараллельной пластинки

Глава 3. Аберрационные свойства тонкой линзы в узких пучках лучей

3.1. Анализ аберраций узкого пучка лучей изображения, образованного тонкой линзой

3.2. Параметрический синтез оптических систем из тонких линз

3.2.1. Оптическая система тонкой линзы с пластинкой Шмидта

3.2.2. Оптическая система тонкой линзы с афокальным двухлинзовым компенсатором

3.2.3. Построение исходной схемы оптической системы типа «Триплет»

3.2.4. Построение исходной схемы оптической системы объектива типа «Ортогоз»

3.2.5. Оптическая система тонкой линзы с концентрическим мениском

3.2.6. Построение исходной схемы оптической системы типа «Планар»

компонентов при конечном расстоянии между ними

4.1. Аберрационные свойства оптической системы из двух тонких компонентов

4.2. Аберрационные свойства оптической системы из двух тонких компонентов при конечном расстоянии между ними

4.3. Габаритные и аберрационные свойства оптической системы телеобъектива

4.4. Габаритные и аберрационные свойства оптической системы тонкого компонента и мениска конечной толщины

Заключение

Литература

ч

ч

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка основ композиции оптической системы объектива на основе базовой двухкомпонентной схемы»

Введение

Линза, формирующая увеличенное изображение наблюдаемого предмета, была первым инструментом, расширяющим возможности глаза. Объектом научного рассмотрения еще в эпоху раннего средневековья стали увеличительные стекла.

Одно из первых достоверных описаний способности линзы создавать увеличенное изображение предмета можно найти в трудах Роджера Бэкона (1214-1294) [1, 2]. При исследовании преломления лучей при прохождении через сферические поверхности и Р.Бэкон отмечал, что угол предметов, при котором проходит наблюдение предмета и размеры предмета могут быть увеличенными. О своем наблюдении Р.Бэкон писал: «Увеличивая зрительный угол, мы будем в состоянии читать мельчайшие буквы с огромных расстояний и считать песчинки на земле, так как видимая величина обуславливается не расстоянием, а зрительным углом. Мальчик может казаться великаном, а взрослый горой - et sic etiam faceremus solem et lunam et stellas descendere secundum apparentiam hic inferius, et similiter super capita inimicorum apparere»[3].

Известно, что Р.Бэкон советовал лицам со слабым зрением класть плосковыпуклые стекла плоской поверхностью на предметы, которые они хотели бы видеть ясно [3 - 6]. Если выпуклая поверхность линзы представляет собой полусферу, то полученное увеличение изображения, образованного линзой, будет равно показателю преломления п материала линзы.

Выдающийся итальянский учёный Галилео Галилей изготовил

зрительную трубу из двух тонких линз и ночью 7 января 1610 года с

помощью зрительной трубы посмотрел на звёздное небо [1, 2]. Обладая

удивительными свойствами, зрительная труба применялась не только для

научных исследований, но начиная с XVII века, начала применяться на флоте

и в армии [1, 7]. Победа немецкого флота над английским в Ютландском

сражении во время Первой мировой войны летом 1916 года была

4

результатом применения немецким флотом зрительных труб переменного увеличения, что в дальнейшем способствовало развитию проектирования и производства зрительных труб переменного увеличения [1].

Фундаментальный труд «Диоптрика» Иоганна Кеплера, опубликованный в 1611 году, стал одним из первых, где описывалась теория оптических приборов [8]. Он же предложил зрительную трубу, состоящую из двух положительных линз - «астрономическая труба» или «труба Кеплера». Такая труба формирует в отличие от трубы Галилея перевернутое изображение. Но при этом имеется возможность поместить в плоскости изображения перекрестье, которое позволяет наводить трубу на определенную точку предмета и производить угловые измерения [9]. Недостатком такой трубы является то, что изображением получается перевернутым. В заключительной части своего труда «Диоптрика» И.Кеплер приводит схему трехлинзовой зрительной трубы, которую он назвал «земная зрительная труба». С помощью такой трубы можно получить прямое увеличенное изображение наблюдаемого объекта [ 1 ].

В 1747 году Леонардом Эйлером (1707-1783) была предложена идея создания ахроматического объектива для микроскопа. Работы Л.Эйлера в области геометрической оптики были изданы в трехтомной «Диоптрике» (1769-1771 годах). Основные вопросы, рассмотренные в «Дипотрике», нашли отражение в работе Н.Фусса, опубликованной в 1774 году. «Подробное наставление по приведению телескопов самых разнообразных видов к наивысшей возможной степени совершенства. С описанием микроскопа, который можно считать наиболее совершенным в своем роде и который может давать любые желательные увеличения» [1].

В 1784 году Францем Эпинусом (1724-1802) была опубликована работа «Ахроматический микроскоп новой конструкции, пригодный для рассматривания объектов в свете, отраженном их поверхностью». В том же году описанный в работе микроскоп был изготовлен. В микроскопе благодаря шести сменным объективам была предусмотрена возможность за

5

счет изменения расстояния между предметом и изображением (изменением длины тубуса) изменить плавно увеличение, что имело большое значение для развития оптики. Разработанная и изготовленная конструкция такого ахроматического микроскопа переменного увеличения в России стала первой в мире. Однако, изменение увеличения микроскопа за счет изменения длины его тубуса на нашло дальнейшего продолжения [1].

Почернение хлористого серебра под действием света обнаружено Иоганном Генрихом Шульце в 1727 году [10]. 19 августа 1839 года в Парижской академии наук физиком Д.Ф. Aparo сделал сообщение о разработанном Л.Дагерром способе получения изображений («дагерротипия»), являющемся усовершенствованием метода получения фотографических изображений на металле, предложенного в 1827 году Жозефом Ньенсом, сотрудником которого был Л.Дагерр [11, 12]. Дальнейшее развитие фотографии привело к применению негативного изображения, получаемого на стеклянных пластинках, покрытых светочувствительным слоем, содержащим галоидные соли серебра. Разработанный в 1851 году мокрый коллоидный способ вытеснил дагерротипию и стал с успехом применяться в фотографии [11].

Созданию современного фотоаппарата предшествовали открытия • и изобретения многих поколений ученых и изобретателей. За 350 лет до Р.Х. древнегреческий ученый Аристотель писал, что лучи света, проникающие в темную комнату через небольшие отверстия, например, в ставне окна, могут создавать на противоположной стене комнаты световое изображение предметов, находящихся перед окном на улице. Темная комната (позднее коробка или ящик) с небольшим отверстием одной из стенок, а противоположная является экраном для световых изображений, получила название камера-обскура.

Для увеличения действующего отверстия камеры, а, соответственно, и для повышения освещенности образованного изображения, в отверстие камеры была вставлена линза. Камера с линзой в отверстии получила

6

название стеноп-камера. Такое усовершенствование камеры было выполнено еще до 1550 года - о нем сообщает Джероламо Кардан в своем труде «О тонкости вещей», а венецианец Даниэль Барбаро в своей книге «О перспективе» (1568 год) не только дает описание камеры-обскуры, в которой в отверстии камеры помещена плосковыпуклая линза, но и отмечает сферическую аберрацию изображения и предлагает для уменьшении ее влияния диафрагмировать линзу. В 1573 году Игнатий Данти при переводе и дополнении оптики Евклида дает описание камеры-обскуры и советует для получения прямых изображений применять плоское зеркало. Джовано Баттисто Порто решил применять камеру-обскуру для проецирования рисунков, помещенных на сравнительно малом расстоянии от отверстия и сильно освещенных Солнцем или свечами. Для этого в камеру-обскуру была установлена собирающая линза [10].

Естественно предположить, что с тех пор, как в отверстие камеры-обскуры была вставлена линза, существует проблема качества изображения. Эта проблема стала еще более острой после изобретения фотографии. Известной оптической системой, решающей в первом приближении задачу улучшения качества изображения, является ахроматический объектив Шевалье, относительное отверстие которого равно 1:14 (рис. 1). Такой объектив обладал малой светосилой, большой дисторсией и значительная величина сферической аберрации. Хроматические аберрации были исправлены подбором соответствующих сортов стекол [8].

Рис. 1. Схема оптической системы объектива Шевалье Крупным событием в истории развития оптических систем явилось создание в 1840 г. портретного объектива профессором Венского университета И.Петцвалем, далеко опередившего технику своего времени.

Объектив Петцваля (рис. 2) имел большое относительное отверстие, достигавшее величины 1:3.2; у этого объектива впервые было достигнуто одновременное хорошее исправление сферической аберрации, комы и астигматизма при вполне удовлетворительном исправлении хроматизма. Однако в объективе Петцваля при хорошем исправлении всех аберраций кривизна поля оставалась неисправленной. Известно, что конструктивные параметры объектива получены в результате аналитического решения задачи. Однако, метод расчета не сохранился. [8,13].

В 1842 году немецкой фирмой «Фойхтлендер» был сконструирован первый фотоаппарат с металлическим корпусом небольшого размера. В 1888 году американский изобретатель Дж. Истмен разработал первый в мире фотоаппарат («Kodak»), который заряжался роликовой фотопленкой на бумажной основе, которая была позже заменена пленкой на целлулоидной основе.

Свой вклад в развитие фотоаппаратостроения внесли и русские фотографы и изобретатели. Принципиальное изменение в конструкцию фотокамеры была предложена в 1847 году С.Л. Левицкий, который снабдив камеру мехом, что послужило началом создания складных фотоаппаратов. В 1854 году И.В. Александровским был получен патент на стереоскопический фотоаппарат. [12].

В дореволюционной России широкой известностью пользовались многие модели фотоаппаратов, в том числе: «Студент», (конструктор Клячко), «Ученик» и «Россия» (конструктор Карпов), «Дружок» и «Фотос» (конструктор И.Акимов), «Любитель» и «Космик» (конструктор

-/ 1 г

Рис. 2. Схема оптической системы объектива И. Петцваля

И.Покорный), «Турист» (конструктор Езучевский). К 1980 году в СССР было выпущено около 50 миллионов фотоаппаратов. Благодаря хорошему качеству оптических систем, надежности в работе и современному внешнему виду советские фотоаппараты, в частности фотоаппараты марки «Зенит», «Киев», «Любитель», «Смена», «ФЭД», приобрели в СССР и за рубежом широкую известность и экспортировались более чем в 80 стран мира.

Объектив по схеме Петцваля получил широкое распространение, как в самой Австрии, так и за рубежом. Многие пытались усовершенствовать этот объектив. Например, в 1870 г. Г. Цинке был рассчитан светосильный портретный объектив с относительным отверстием 1:2.37 (рис. За). В объективе Г.Цинке за счет видоизменения правого блока линз объектива удалось получить лучшую коррекцию аберраций. Объектив Ф. Фойгтлендера (1885 год) имел еще улучшенную аберрационную коррекцию. У этого объектива были исправлены сферическая аберрация и астигматизм. В 1930 г. Роберт Рихтер на фирме «Карл Цейс» получил объектив с относительным отверстием 1:1.9 и был хорошо откоррегирован (рис. 36). Эти объективы получили весьма широкое распространение и находились в эксплуатации

Рис. 3. Схема оптической системы объектива Г. Цинке (а) и оптической

системы объектива Р.Рихтера (б) На смену объектива Й. Петцваля, прослужившему более 100 лет в качестве фотографического объектива, пришли светосильные анастигматы' с исправленной кривизной поверхности изображения. Однако", схема объектива Й. Петцваля до сих пор широко используется и в микроскопии в

более 100 лет [8, 13].

а)

б)

качестве оптической схемы микрообъектива небольшого увеличения или коррекционно-силового компонента в конструкциях оптических систем высокоапертурных микрообъективов. Представляет интерес логика построения оптической системы микрообъектива. Слабые объективы микроскопа создаются по типу объектива И.Петцваля при условии обратного хода лучей. Построение оптической системы высокоапертурных объективов, по мнению М.Берека, должно выполняться так, чтобы у всех поверхностей системы по возможности были малые значения первых двух коэффициентов первичных аберраций. Отсюда, как следствие, вытекает необходимость синтеза оптической системы объектива из двух самостоятельных частей: фронтальной, снижающей числовую апертуру до умеренных значений и имеющей близкую к апланатической коррекцию аберраций, и последующей, по своим свойствам, а, следовательно, и по конструкции приближающейся к объективу И. Петцваля [14 - 16].

Дальнейшие усовершенствования своего портретного объектива привели И. Петцваля к созданию ландшафтного объектива (1856 г.), который имел поле зрения всего 12° (рис. 4). С докладом про этот объектив Й. Петцваль выступил в 1856 году в Вене на 32-м заседании Общества немецких естествоиспытателей. Он продемонстрировал образец ландшафтного объектива, а также показал фотографии, полученные с его помощью [8].

Рис. 4. Схема оптической системы ландшафтного объектива Й. Петцваля

Стремление повысить относительное отверстие фотографических объективов за счет устранения комы привело к созданию Адольфом Гуго в 1865 г. симметричной конструкции широкоугольного фотографического объектива типа «Перископ», построенного из двух симметрично

¿5' -е^ в & о /

расположенных относительно диафрагмы неахроматических менисков из кронгласа (рис. 5). Поле зрения этого объектива достигало 90° [8].

5

-

\ 1 т

{ \ > \ Н V 20"

Рис 56 Схема оптической системы широкоугольного объектива А.

Штейнгеля «Перископ» Однако и в этих объективах сферическая аберрация и хроматизм положения оставались неисправленными. Их исправление удалось осуществить посредством сочетания двух симметричных склеенных линз менискообразной формы, у которых были устранены сферическая аберрация и хроматизм положения при исправленном астигматизме. Эти объективы получили название апланатов. Они также были разработаны Штейнгелем [8, 17].

А. Штейнгелем в 1865-1866 гг. был сконструирован портретный объектив - апланат (рис. 6), состоящий из двух симметрично расположенных относительно диафрагмы ахроматических систем. У данного объектива были исправлены сферическая и хроматическая аберрации. Имея спрос, апланаты Штейнгеля стали изготовляться с разными относительными отверстиями (от 1:8 до 1:3.2) и углами поля зрения [8].

I

Л.-' , < в -2 0

Рис 6 Схема оптической системы апланатического широкоугольного

объектива А. Штейнгеля Для дальнейшего развития фотографической оптики требовалось исправление кривизны поля. Эта задача была решена в конце XIX столетия

11

при создании серии симметричных склеенных анастигматов [18]. В 18881889 гг. П. Рудольфом был найден способ исправления астигматизма'для фотографического объектива. Стали использовать новые сорта стекла -баритовый крон (и = 1.57-^1.61) вместо крона старого сорта (и = 1.51-^1.53). При изготовлении объектива «Протар» в 1891 г. П. Рудольф использовал новый сорт крона (рис. 7). Этот обладал большой апертурой и был первым среди объективов - анастигматов. В 1891-1898 гг. Рудольфом были рассчитаны еще подобные объективы с относительными отверстиями 1:4.5;

Рис. 7. Схема оптической системы объектива-анастигмата П.Рудольфа

«Протар»

В 1892 г. появилась конструкция симметричного анастигмата «Дагор» (рис. 8) с малой дисторсией изображения и хорошей коррекцией астигматизма [8].

Рис. 8. Схема оптической системы объектива—анастигмата П.Рудольфа

«Дагор»

Другим вариантом симметричной системы П.Рудольфа является объектив - анастигмат «Двойной протар» (рис. 9) [13].

1:6.3; 1:9 [8]

в

Рис. 9. Схема оптической системы объектива-анастигмата П.Рудольфа

«Двойной протар» В 1896 г. П. Рудольф рассчитал симметричный анастигмат «Планар», который состоял из двух блоков по три линзы каждый (рис. 10) [8]. Схема объективов типа «Планар» (известных у нас в стране под названием «Гелиос») является одной из наиболее распространенных схем светосильных объективов. Благодаря увеличению числа линз удалось увеличить относительное отверстие (светосилу) объектива. Относительное отверстие «Планара» было 1:3.3, а не 1:6 как у «Протара» [18].

-т%

ТО.'

0.1

-юс%,

ш

Ш---1'"

о:

100%

100%

-—I

-100%

к 1-0,'

-Ж,

1-0,?

ту.

юо%

-а.1 о о,1 о<1 ь-о.1 в о,1

Рис. 10. Схема оптической системы объектива-анастигмата П.Рудольфа

«Планар»

Эта схема, постепенно развиваемая в течение многих лет, не утратила своего значения и в наши дни, и надо полагать, что остается жизнеспособной еще долгие годы [13].

К началу XX в. в фотографической оптике было довольно большое число разнообразных конструкций фотообъективов. В 1893 г. Тейлором был разработан трехлинзовый анастигмат типа «триплет» (рис. 11), у которого были исправлены все аберрации, включая и кривизну поля [8].

Рис. 11. Схема оптической системы объектива-анастигмата Г. Тейлора

типа «триплет»

К 1980 году разработано свыше 100 моделей объективов типа «триплет». Наиболее удачным усовершенствованием триплета является разработанная в 1902 году П. Рудольфом четырехлинзовая оптическая система объектива «Тессар» (в нашей стране известны под названием «Индустар») (рис. 12), получившая широкую известность во всем мире. Объективы «Тессар» были усовершенствованы в дальнейшем Вандерслебом (1907 г.) и Мерте (1921 г.) [8, 13].

н

S1 1 " 11 го*

\ i \\

\\

V /.о•

1 .....j

45' -QS t> 0,i -г и г.

Рис. 12. Схема оптической системы объектива-анастигмата 77. Рудольфа

«Тессар»

В конце XIX века начала развиться и любительская фотография. Помимо ландшафтных и портретных объективов возникла необходимость и в широкоугольных объективах. Получить на снимке крупный план удаленных предметов явилось толчком для создания длиннофокусных объективов, что определяет выбор габаритных ограничения при выборе принципиальной схемы телеобъектива [1].

Успехи в создании столь разнообразных оптических систем фотообъективов были достигнуты благодаря развитию во второй половине XIX века общей теории оптических систем (работы Й. Петцваля, К.Ф. Гаусса, Э. Аббе, JI. Зейделя и др.) [18].

Вычислительной оптикой принято называть раздел оптотехники, включающий теорию и методы проектирования оптических систем: выбор принципиальной схемы и конструкции оптической системы, параметрический синтез (определение конструктивных параметров) системы путём оптимизации значений параметров по критерию качества образованного изображения, анализ структуры изображения, теорию аберраций изображения и определение (расчёт) параметров его качества.

Создатель советской школы вычислительной оптики чл.-корр. АН СССР - А.И. Тудоровский (1875 - 1963). Исследовал зависимости аберраций третьего порядка от положений предмета и зрачка, распределение освещенности в плоскости изображения фотографического объектива. Разработал основы приложения векторных методов к расчету оптических систем. Автор фундаментальной двухтомной монографии по теории оптических приборов. Среди его учеников были Е.Г. Яхонтов, Г.Г. Слюсарев, Д.С. Волосов, Д.Ю. Гальперн, Б.М. Корякин, Л.П. Мороа, E.H. Царевский и Е.Ф. Юдин. Своими трудами по геометрической оптике, расчету и разработке оптических систем А.И. Тудоровский придал для практической и вычислительной оптике аналитическое направление [19].

Выдающаяся роль в разработке аналитических методов проектирования оптических систем на основе теории аберраций третьего порядка принадлежит д.т.н., профессору Г.Г. Слюсареву, создавшему в 30-х годах прошлого столетия классический метод расчёта оптических систем на основе введённых им представлений о тонком компоненте и его основных параметрах. Метод разделения переменных Слюсарева сохранил свою актуальность и в наше время. Развитие теории изображения и методов расчёта оптических систем нашло отражение в фундаментальных трудах А.И. Тудоровского, Г.Г. Слюсарева, Д.С. Волосова, Д.Ю. Гальперна, Д.Д. Максутова и др. В 1957 году д.т.н., профессором А.П. Грамматиным была начата разработка методов и программного обеспечения оптимизации параметров (автоматизированной коррекции аберраций третьего порядка)

15

оптических систем. В 1960-1961 годах он завершил разработку программы для автоматизированной коррекции аберраций, определяемых на основе расчёта хода действительных лучей и показал эффективность её применения.

Школа геометрической оптики в Университете ИТМО была создана на основе классической немецкой оптики профессором Игнатовским B.C. Среди учеников B.C. Игнатовского можно назвать д.т.н., профессора Чуриловского В.Н., д.т.н., профессора Русинова М. М. Среди учеников В.Н. Чуриловского -д.т.н., профессор Турыгин И А., д.т.н., профессор Гальперн Д.Ю., к.т.н., доцент Моторин Г. Н., к.т.н., доцент Романова Л.В., к.т.н., доцент Хваловский В.В., к.т.н., доцент Цуканова Г.И. и многие другие [20].

Наряду с созданием оптических систем общего назначения В.Н. Чуриловский и М.М. Русинов впервые в России приступили к разработке аэрофотосъёмочных объективов.

В 1934 году М.М. Русиновым был создан первый в мире широкоугольный ортоскопический объектив «Лиар-6» (рис. 13а). В 1938 году М.М. Русиновым было открыто явление аберрационного виньетирования. Используя это открытие, М.М. Русинов впервые в мировой практике создал ряд аэросъёмочных фотографических объективов типа «Руссар» с угловым полем в пространстве предметов, равным 120° -н 130° (рис. 136, 13вирис. 14).

Рис. 1 Зг Схемы объективов первых поколений а) Лиар-6; б) Руссар-19; в) Руссар-22

Рис. 14. Схемы объективов первых поколений: а) Лиар-38; б) Руссар-62; в) Руссар-71; г) Руссар-73 За разработку объективов типа «Руссар» пяти поколений М.М. Русинов был удостоен четырёх Государственных и Ленинской премии. Оригинальность решения поставленной задачи никогда не была самоцелью творчества Михаила Михайловича. И, тем не менее, найденные им конструктивные решения оптических систем были оригинальны. Всё дело в том, что при поиске конструктивного решения оптической системы любого назначения применение каждого элемента оптической системы должно быть обосновано, не должно быть в системе ничего лишнего. При естественной простоте этого принципа его применение на практике требует глубокого понимания сути решаемой задачи и знания габаритных и аберрационных свойств элементной базы, используемой при построении конструкции оптических систем [13]. М. М. Русинов впервые предпринял систематическое изучение в области реальных полей зрения и числовых апертур аберрационных свойств отдельных элементов оптической системы (поверхностей, одиночных линз, поверхностей склейки линз и т.д.).

На основе идей синтеза как принципа создания рациональной конструкции оптической системы М.М. Русиновым введено понятие базовый элемент оптической системы и принцип построения её путём последовательного развития - постепенное введение необходимых коррекционных элементов. Такой подход к разработке конструкции

оптической системы позволяет избежать введения в систему лишних элементов. «Создание той или иной оптической системы нельзя сводить лишь к синтезу её из ряда выбранных конструктивных элементов -необходим более широкий подход, который может быть назван композицией оптических систем» - пишет М.М. Русинов в своей книге «Композиция оптических систем» [17].

Среди учеников М. М. Русинова можно назвать д.т.н., профессора Л.Н. Андреева, д.т.н., профессора А.П. Грамматина, д.т.н., профессора В.А. Зверева, д.т.н., профессора П.Д. Иванова и др. Им принадлежит приоритет в создании современной оптики в области микроскопии (профессора Андреев Л.Н. и Грамматин А.П.), в области фотолитографии (профессор Грамматин

A.П.), в разработке оптики астрономического приборостроения (профессор Зверев В.А. и доцент Цуканова Г.И.), в разработке фотографической оптики и гидрооптики (профессора Русинов М.М. и Иванов П.Д.), оптических систем переменного увеличения (профессор Зверев В.А.) и др. Широкий круг проблем развития геометрической оптики и, в частности, проектирования оптических систем общего назначения, решается аспирантами кафедры Прикладной и компьютерной оптики.

Появление вычислительной техники определило возможность автоматизации трудоёмкого процесса расчёта оптических систем. Первая программа автоматизированной коррекции аберраций на ЭВМ «Урал» была разработана А.П. Грамматиным в 1959 году под научным руководством Д.Ю. Гальперна. Позже к решению проблем автоматизированного расчёта оптических систем подключились специалисты ГОИ (д.т.н., профессор Д.С. Волосов) и ЛИТМО (д.т.н., профессор Родионов С.А.). Начиная с 70-х годов XX в., работы по созданию системы автоматизированного проектирования оптических приборов выполнялись под руководством профессора Зверева

B.А., назначенного главным конструктором САПР «Оптика» предприятий оптической отрасли Министерства оборонной промышленности. Работы выполнялись сотрудниками предприятий Ленинграда, Москвы и Московской

18

области, Казани, Киева, Минска, Свердловска и Новосибирска. В ГОИ эти работы выполнялись под руководством профессора Грамматина А.П., а в ЛИТМО - под руководством профессора Родионова С.А. В 1983 году группе создателей САПР «Оптика», и в том числе профессорам кафедры ПиКО Грамматину А.П., Звереву В.А. (руководителю работы) и Родионову С.А. была присуждена премия Совета Министров СССР.

Широкое применение вычислительной техники для решения задач проектирования оптических систем и их изготовления не только определило возможность решения этих задач, но и определило необходимость разработки новых методов проектирования оптических систем и новых технологий контроля и аттестации при их изготовлении. Что привело к созданию компьютерных технологий в оптике.

Результаты исследований М.М. Русинова, которые он выполнял на протяжении многих десятилетий (начиная с 30-х годов XX века), определили создание русской оптической школы композиции оптических систем. Пройдя стадию становления, школа композиции М.М. Русинова продолжает успешно развиваться [21]. Научная (научно-педагогическая) школа, руководимая учеником М.М. Русинова д.т.н., профессором В.А. Зверевым, включена в реестр ведущих научных и научно-педагогических школ Санкт-Петербурга.

В предисловии к русскому изданию книги М. Берека [21] академик С.И. Вавилов пишет: «Автор прав, относя свою книгу к разделу «техническая физика». Она предназначается преимущественно для лиц, которые должны дать «идею» оптической системы, указать её состав, качество необходимой коррекции и направить работника, производящего непосредственный расчёт до конца, по наиболее прямой и экономной дороге. Книга даёт ориентировочный план, указывает некоторые несомненные пути для трудного и утомительного дела расчёта, где порою работают просто «на-ощупь», «прогибая» и расстанавливая линзы в значительной мере наудачу». В предисловии автора М. Берек пишет: «...Книга возникла не с целью

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ежова, Василиса Викторовна, 2015 год

Литература

1. Электронный ресурс: Зверев В.А., Журова С.А. Основы композиции принципиальных схем оптических систем переменного увеличения. Электронный учебник по дисциплине: «Специальные разделы прикладной оптики»

http://de.ifmo.ru/bk_netra/page.php?dir=2&tutindex=34&index=l&layer=l

2. Зверев В.А., Кривопустова Е.В., Точилина Т.В. Оптические материалы. Часть 1 - СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. - 244 с.

3. Розенбергер Ф. История физики. Часть первая. - М.-Л.:ГРТ-ТЛ, 1937. -127с. /

4. Пекара А. Новый облик оптики. Введение в квантовую электронику и нелинейную оптику. Пер.с польск. - М.: Советское радио, 1973. - 264 с.

5. Гуриков В.А. Становление прикладной оптики XV-XIX вв. - М.: Наука, 1983.- 188 с.

6. Вавилов С.И. Глаз и солнце. - М.: Наука, 1981. - 128 с.

7. Точилина Т.В. Разработка теоретических основ композиции и параметрического синтеза принципиальных схем оптических систем переменного увеличения: Дис. ... канд. техн. наук: 05.11.07: Санкт-Петербург, 2004 - 219 с. РГБ ОД, 61:04-5/4212.

8. Гуриков В.А. История прикладной оптики. - М.: Наука, 1993. - 176 с.

9. Зверев В.А., Ермолаева Е.В., Филатов A.A. Адаптивная оптика - СПб:

/

НИУ ИТМО, 2012. -297с.

Ю.Марио Льоцци. История физики. - М.: Мир, 1970. - 464 с.

11.Курс астрофизики и звездной астрономии. Том I. Методы исследования и аппаратура. Под ред. акад. A.A. Михайлова. - М.: Наука, 1973. - 608 с.

12.Фото-кино техника. Энциклопедия. Гл. ред. Иофис Е.А. - М.: Советская энциклопедия, 1981.-449 с.

13.Русинов М.М.. Техническая оптика - Изд. 2-е. - СПб.: Книжный дом «Либриком», 2011. - 487 с.

/

14.Волосов Д.С. Методы расчета сложных фотографических систем. -Гос. изд-во технико-теорет. лит-ры, 1948. - 394 с.

15.Панов В.А., Андреев Л.Н. Оптика микроскопов. Расчет и проектирование. - Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-е), 1976. - 432 с.

16.Зверев В.А., Иванова Т.А. Некоторые вопросы проектирования оптики приборов из базовых элементов,- ОМП, 1976. - №10 - С. 14-17.

17.Русинов М.М. Композиция оптических систем. - Изд. 2-е. - СПб.: Книжный дом «Либриком», 2011. - 382 с.

18.Гуриков В.А. Возникновение и развитие ахроматических оптических систем. - М.: МИИГАиК, 2000. - 55 с.

19.Электронный ресурс: Виртуальный музей Университета ИТМО. Тудоровский А.И. - http://museum.ifmo.rU/person/35/210/0/person_35.htm 20.Зверев В.А. Методология и инструментарий в современной оптотехнйке -СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. - 367 с.

21.Берек М. Основы практической оптики. - М.-Л.: ГТТИ, 1933. - 136 с. 22.3верев В.А., Точилина Т.В. Основы Оптотехники. Учебное пособие - СПб: СПбГУ ИТМО, 2005. - 293 с.

23.Зверев В.А. Идеи композиции как принцип построения рациональной конструкции оптической системы. - Вестник Информационных Технологий, Механики и Оптики. - Выпуск 1, №5. - СПб: НИУ ИТМО, 2002. - с. 56-72. 24.Зверев В.А. Аберрационные свойства сферической поверхности в осевом пучке лучей. - Журнал «ОМП», 1985. - № 11.

25.Слюсарев Г.Г. Методы расчета оптических систем. - Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: Машиностроение, 1969. - 672 с. ^

26.Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. - Л.: Машиностроение, 1975. -640 с.

27.Грамматин А.П. Методы синтез оптических систем. Учебное пособие. -СПб.: СПб Г'ИТМО (ТУ), 2009. - 65 с.

28.Турыгин И.А. Прикладная оптика. - М.: Машиностроение, 1966. - 432 с.

29.Дубовик A.C., Апенко М.И., Дурейко Г.В. и др. Прикладная оптика. Учебное пособие для вузов. - М.: Недра, 1982. - 612 с.

30.Ежова В.В., Зверев В.А., Тимощук И.Н. Аберрационные свойства тонкой линзы в широких и узких пучках лучей. - Изв. Вузов. Приборостроение, 2014. Т. 57, №5.-с. 51 -60.

31.Зверев В.А., Тимощук И.Н. Аберрационные свойства тонкой линзы как элемента композиции оптической системы. - Оптический журнал, 2010. - Т. 77, №4. - с. 10-16.

32.Андреев J1.H. Прикладная теория аберраций. Учебное пособие. - СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2002. - 100 с.

33.Андреев JI.H., Ежова В.В., Дегтярева Г.С. Модульное проектирование оптических систем. - Санкт-Петербург: Известия вузов. Приборостроение, 2014. - Т. 57, вып. 3. - С. 57-62.

34.Волосов Д.С., Цивкин М.В. Теория и расчёт светооптических систем проекционных приборов. - М.: Искусство, 1960. - 526 с.

35.Зверев В.А. Основы геометрической оптики. Учебное пособие. - СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2002. - 100 с.

36.Анитропов Р.В., Зверев В.А., Лившиц И.Л. - Аберрационные свойства тонкой линзы как базового элемента композиции оптических систем. -Сборник трудов конференции «Прикладная оптика - 2010». - Т. 1, ч. 1.-е. 124 - 129.

37.Русинов М.М. Вычислительная оптика. Справочник. / М.М. Русинов, А.П. Грамматин, П.Д. Иванов, Л.Н. Андреев, H.A. Агальцова, Г.Г. Ишанин, О.Н. Василевский, С.А. Родионов. - Книжный дом «Либроком», 2009. - 424 с.

38. Белокурова И.А., Гаврилюк A.B., Зверев В.А. Композиция апланатических систем с базовым элементом в виде тонкой линзы. — Оптический журнал, 2003.-Т. 70, №8.-с. 40-44. /

39.Андреев Л. Н., Ежова В. В., Куцевич С. В., Дегтярева Г.С. Патент РФ 130417 РФ на полезную модель «Объектив» от 20.07.2013.

40.Грамматин А.П. Некоторые дифференциальные свойства апланатических поверхностей и использование этих свойств для оценки аберраций высших порядков. - Сборник «Современные методы расчёта и проектирования оптических систем». Труды ТОЙ, т. XXXVII, вып. 167. - Л.: "Машиностроение", 1970 г. - 256 с.

41.Ковалева A.C., Зверев В.А., Тимощук И.Н. Анализ и /параметрический синтез оптических систем зеркально-линзового концентрического объектива.

- Оптический журнал, 2012. - Выпуск 1, том 79. - с. 3-8. 42.Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов. - Л.: Машиностроение, 1966. - 565 с.

43.Погарев Г. В. Юстировка оптических приборов. - Л.: Машиностроение, 1982. - 292 с.

44.Ковалева A.C. Метод расчета концентрических зеркальных, зеркально-линзовых и линзовых систем. - Известия ВУЗов. Приборостроение, 2013, выпуск 11(56). - с. 55-61.

45.Грамматин А. П., Демидова Е. А., Зверев В. А., Романова Г. Э.

Аберрационные свойства оптической системы из двух отражающих

/

поверхностей сферической формы с компенсатором. - Оптический журнал, 2004. Т. 71, jVk 4. - с.

46.Андреев Л.Н., Ежова В.В. Прикладная теория аберраций. Часть вторая -СПб: НИУ ИТМО, 2011. - 52 с.

47.Андреев Л. Н., Бахолдин A.B., Ежова В. В., Дегтярева Г.С. Патент РФ 141857 РФ на полезную модель «Монохроматический объектив» от 16.10.2013.

48.Андреев Л. Н., Бахолдин A.B., Ежова В. В., Дегтярева Г.С. Патент РФ 138039 на полезную модель «Монохроматический объектив» от 25.10.2013.

49.Ежова В.В., Зверев В.А., Точилина Т.В. Аберрационный анализ композиции тонкого оптического компонента с концентрическим мениском.

- Научно-технический вестник информационных технологий, механик и оптики, 2012. - Выпуск 82, № 6. - с. 6-12.

169

50.Ежова В.В., Зверев В.А. Аберрационный анализ двухкомпонентной схемы оптической системы объектива. - Оптический журнал, 2012. - Выпуск 12, том 79. - с. 23-29.

51.Ппошкин В.Х. Применение афокальных компенсаторов в линзовых объективах. - Оптический журнал, 1979. - № 5. - С. 22-23.

52.Журова С.А., Зверев В.А. Основы композиции принципиальных схем оптических систем переменного увеличения. - Оптический журнал, 1999. - Т. 66, № 10. - С. 68-86. '