Апохроматический объектив для изображающих спектральных систем видимого, ближнего и коротковолнового инфракрасного диапазонов спектра

Поляков М.П., Хохлов Д.Д. Быков А.А. Апохроматический объектив для изображающих спектральных систем видимого, ближнего и коротковолнового инфракрасного диапазонов спектра // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2025. Т. 25, № 4.С. 585–590. doi: 10.17586/2226-1494-2025-25-4-585-590

Введение. Широкое распространение спектральных и гиперспектральных методов  вразличных областях науки и техники требует все более высоких показателей оптического качества спектральных систем. В особенности актуальна задача повышения качества изображения для гиперспектральных систем, использующихся в методах видеоспектрометрии,так как достоверность восстановления спектральных характеристик исследуемых объектов зависит не только от диспергирующего элемента, но и от хроматических и монохроматических аберраций оптической системы. Недостаточная степень коррекции хроматически хаберраций приводит к необходимости использовать в спектральной системе дополнительные программные и аппаратные средства для достоверного восстановления спектральных характеристик исследуемых объектов. Важным направлением разработки спектральных систем является поиск комбинаций марок стекол и архитектур оптических схем, которые позволят решить вышеуказанные проблемы. В рамках исследования рассмотрены существующие методы проектирования оптических систем объективов-апохроматов, поставлена и решена задача создания архитектуры оптической схемы с минимально возможным набором марок стекол, которая лишена хроматических аберраций и позволяет получать высокое качество изображения. Метод. В работе использованы общеизвестные методы расчета оптических схем на основе дисперсионных свойств стекла и композиции оптических систем профессора М.М.Русинова. Предварительный теоретический расчет оптической системы обеспечил формирование начальной конфигурации оптической схемы и выбор марок стекол. Оптимизация и анализ оптической системы выполнены с использованием системы автоматизированного проектирования Zemax. В ходе оптимизации начальной конфигурации оптической схемы без изменения марок стекол достигнута коррекция хроматических аберраций в диапазоне, значительно превосходящем по ширине величину, определенную при теоретическом расчете. Основные результаты. Рассчитана оптическая схема объектива с дифракционной степенью коррекции хроматических аберраций в широком диапазоне длин волн (0,5–2,3 мкм). Монохроматические аберрации объектива также исправлены с высокой степенью коррекции во всем рабочем спектральном диапазоне. По качеству изображения объектив является апохроматом. Конструкция объектива технологична и включает шесть линз (без асферических поверхностей) из двух марок стекол (каталог Лыткаринского завода оптического стекла). Обсуждение. Архитектура рассчитанной оптической схемы может быть использована как базовая при проектировании изображающих приборов спектрального анализа (гиперспектральные и мультиспектральные камеры).

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License