Как расчитать параметры лупы?

[dvk]

Здравствуйте!

Мне нужна лупа с линейным увеличением 2х, полем хорошо видимого пространства = 110мм в диаметре и рабочим расстоянием от рассматриваемого предмета 80-100мм. Не подскажете ли можно ли сделать такую лупу однокомпонентной и если можно то какими характеристиками должна обладать линза?
Ничего подходящего готового я в продаже не обнаружил. Есть идея заказать очковую линзу, но непонятно с какими параметрами. Если кто-то знает формулу, связывающую вышеперечисленные параметры, или просто имеет интуитивное представление о том как такую лупу изготовить, то поделитесь пожалуйста!  

[Ernest]

Если Вам нужна 2х лупа. То ее фокус должен быть 125 мм (на самом деле меньше, но это не суть). Если ее делать однолинзовой, скажем плоско-выпуклой, то радиус выпуклой стороны будет около  63 мм и едва-ли получится сделать ее диаметр больше 70 мм. Вероятно придется заказывать пару одинаковых плоско-выпуклых линз с радиусом кривизны выпуклой стороны около 125 мм. Тогдабудет возможен диаметр 110-120 мм. Лупа в сборе будет напоминать конденсор - линзы обращены выпуклыми сторонами друг к другу.

Может и поискать соотв. размера конденсор от какого-нибудь проекционного прибора?

[dvk]

Спасибо большое за ответ!
Наверное я не точно сформулировал вопрос... Мне нужно чтобы я через эту лупу видел резко круг пространства в 110мм, при этом сама лупа должна быть как можно меньшего диаметра.

[Ernest]

Параметры лупы сильно зависят от того как ею собираются пользоваться.

Назначение? Требуемое линейное поле ясного зрения? Смотреть одним глазом или двумя? С какого расстояния (положение глаза наблюдателя относительно лупы)? Что собираетесь рассматривать, каково минимально допустимое расстояние от объекта до лупы? Фиксируется ли относительно лупы объект или голова наблюдателя?.. И так далее.

Без этого трудно обсуждать реальные параметры.

[dvk]

Назначение - рассматривание матового стекла фотоаппарата размером 6х9 см
Конструируемое устройство будет состоять из короба, стыкуемого к аппарату, в котором установлено зеркало под 45 градусов и лупа в верхней части. Вот как эту лупу подобрать/изготовить меня и волнует.
Линейное поле ясного зрения - те самые 6х9 ( круг 110мм )
Смотреть одним глазом :-)
Расстояние глаза от лупы - чтобы ресницы за лупу не задевали, например 10мм
Расстояние от объекта до лупы фиксированное, пусть будет 125мм.
И объект и моя голова будут вполне зафиксированы относительно лупы в момент наблюдения.

[dvk]

По этим данным можно вычислить диаметр лупы. Я тут покопался в интернете, нашел простенькие формулы и по ним получается диаметр лупы 24мм. Я могу заказать линзу с F=125мм и диаметром побольше чем 24мм и поэкспериментировать с диаметром - это не проблема.
Просто мне казалось что мои требования описывают широкоугольную, если так можно выразиться, лупу. И у меня есть опасения что простые формулы для тонокй линзы не очень здорово будут работать в реальности, вот мне и интересно мнение оптиков-форумчан о пригодности однолинзовой конструкции.  Наверное проще попробовать и не морочить людям головы, но пока нету подходящей линзы для проб.
Ведь извесно что за широкоугольность луп надо бороться.

[Ernest]

Ага - прояснилось!
Тогда все много проще. Можно, пожалуй, по первости обойтись банальной очковой линзой в 8 дптр (выпуклостью к матовому стеклу).

[dvk]

А трудно ли рассчитать двух - трехлинзовую конструкцию на основе очковых стекол. Положим я как-нибудь узнаю марку стекла. Есть ли freeware или shareware программа чтобы человек без особых знаний в оптике мог посчитать такую лупу?

[Ernest]

Тут такая загвоздка - а зачем две, а тем более три?

Линзы не просветленные, чем их больше тем больше светопотерь, бликов и проч. гадости. Аберрации при добавлении линз лучше исправляться не будут. Дело в том, что очковые линзы расчитаны на исправление астигматизма при определенном положении выходного зрачка, одну линзу в эту точку поставить можно, а три... затруднительно. Апертурные аберрации могут не приниматься в расчет ввиду малости передней апертуры. Хроматизм неподконтролен - нет параметров для его исправления. Кривизна изображения может быть исправлена, но потребует отр. линз большого диаметра - таких очковых линз не продают. Ну и так далее.

Да и чтобы произвести аберрационный расчет потребуется не только марка стекла (а уже это не очень легко узнать - у каждого производителя своя), но и кривизны поверхностей, да еще уверенность, что они выдержены строго в данной партии.

Но если есть желание, можете поискать в интернете демо версии программ по расчету оптики по словам Zemax, Oslo, SuperOslo...

[dvk]

На счет двух заговорил в надежде что это поможет уменьшить все аберрации (кроме хроматизма).  Ну раз не стоит, значит не стоит :-)

А что значит " очковые линзы расчитаны на исправление астигматизма при определенном положении выходного зрачка"? Что в данном случае имеется ввиду под названием "выходной зрачек"? И относительно чего отмеряется его положение?

А не могли бы Вы подсказать при прочих равных обстоятельствах какая линза будет лучше работать в моем случае а) Очковая (выпукло-вогнутая) б) Плоско-выпуклая в) Выпукло-выпуклая?
 

[Ernest]

Очковые линзы это т.н. анастигматы первого рода (с ближним положением зрачка, см. книги Русинова М.М.). Они имеют исправленным астигматизм для нормального положения глаза относительно очков. Выходной зрачек линзы (соотв. входному зрачку глаза) расположен на расстоянии около 25 мм от вогнутой пов. линзы.

Поскольку для небольшого значения апертуры очковых линз апертурные аберрации не критичны, а хроматизм увеличения не прост в исправлении именно линза-анастигмат (мениск) является оптимальной для линз очков и для Вашего случая.

[dvk]

Большое спасибо за ответ! Теперь все ясно!