Принципы построения малогабаритных панорамных оптических систем без темнового поля для фотометрических приборов – Часть 3

Физика      Постоянная ссылка | Все категории

Анализ формул (1) – (3) и графиков (рис. 1, рис. 2) позволил заключить:

1. ПОС фотометрического прибора, обеспечивающую угловое разрешение в пространстве предметов, близкое к дифракционному, можно реализовать на базе современных ОПБ и МПИ как в видимом, так и в ИК диапазонах при относительных отверстиях соответственно 1/6,28 ÷ 1/3,6 и 1/3,14 ÷ 1/1,8.

2. Уменьшение отношения /f’ в равной степени, как и увеличение относительного отверстия, способствует повышению углового разрешения системы в пространстве предметов, а также освещенности и линейного разрешения безаберрационной системы на МПИ.

На основании проведенного анализа предлагается разрабатывать ПОС с исправленной сферической аберрацией в зрачках и телецентрическим ходом главных лучей на выходе ОПБ и перед МПИ, способствующими уменьшению /f’.

Одной из неприятных особенностей ПОС, построенных на базе центрированных двухзеркальных, является наличие темнового поля по углу места при отсутствии виньетирования и экранирования в зрачках, которое можно уменьшить но нельзя устранить полностью, поэтому ПОС на базе ОПБ с угловым полем, близким к полусфере, без темнового поля по углу места может быть только многоканальной.

Предложен новый способ формирования изображения панорамного пространства многоканальной оптической системой, когда каждый канал, построенный на базе отдельного ОПБ, формирует изображение сектора панорамного пространства в угловом поле α ≤ 180° по азимуту и ω ≥ 90° по углу места без темнового поля в виде сектора с центром на оптической оси канала и с таким же центральным углом α ≤ 180° на МПИ.

Найдены и предлагаются принципы построения ОПБ, формирующих изображения сектора панорамного пространства без искажения по азимуту при отсутствии виньетирования в зрачках, направленные на уменьшение отношения /f’, габаритов и повышение разрешающей способности системы, и состоящие в следующих:

− центры всех поверхностей ОПБ, полевой и апертурной диафрагм должны быть на оптической оси ОПБ;

− все поверхности ОПБ, апертурной и полевой диафрагм должны быть выполнены внеосевыми, а их световые отверстия в виде секторов с одинаковыми значениями центральных углов α ≤ 180° и вершинами этих углов на оптической оси;

− апертурная диафрагма должна быть размещена на оправе первого зеркала;

− ОПБ должен формировать действительное изображение панорамного пространства на МПИ;

− обеспечить телецентрический ход главных лучей на выходе ОПБ и перед МПИ;

− устранить сферическую аберрацию в зрачках.

На основе предложенных принципов разработана и реализована методика определения конструктивных параметров исходных вариантов ОПБ с внеосевыми поверхностями в приближении аберрации третьего порядка, когда система считается центрированной.

Поиск исходных вариантов двухзеркальных композиций ОПБ предлагается осуществлять с использованием разработанного автором на кафедре светотехники МЭИ каталога центрированных двухзеркальных композиций из сферических поверхностей, конструктивные параметры которых для различных значений линейного увеличения β0 сведены в таблицы и представлены графически.

Графическое представление результатов расчета заключается в том, что в результате габаритного расчета установлено, что все многообразие двухзеркальных композиций для каждого значения линейного увеличения β0 можно отобразить на плоскости (на “странице”) c координатами k и ρ1, где k ― коэффициент экранирования, который определяется как отношение высот падения первого параксиального луча на второе и первое зеркала k = h2/h1, ρ1 ― приведенная кривизна первого зеркала ρ1 = h1/r1, где каждая точка соответствует одной конструкции двухзеркальной композиции (рис. 3)

Рис. 3. Типовые конструкции двухзеркальных композиций при β0 = 0.

На основании графического представления выделение двухзеркальных конструкций с отличительными конструктивными или аберрационными признаками осуществляется по установленной зависимости между k и ρ1 для этих признаков.

Рис. 4. Выделение двухзеркальных композиций.

В соответствии с общепринятыми рекомендациями по нормировке координат параксиальных лучей для нахождения конструкций исходных вариантов двухзеркальных композиций для создания новых ОПБ были получены уравнения:

− из условия устранения сферической аберрации в зрачках при телецентрическом ходе главных лучей на выходе (SIзр = 0 при ω‘ = 0):

и , (4)

− из условия совмещения апертурной диафрагмы с первым зеркалом и передним фокусом двухзеркальной композиции (sF = 0):

, (5)

− из условия формирования действительного изображения на МПИ (s’F'+d ≥ 0):

. (6)

На рис. 3 представлены 12 типовых конструкций двухзеркальных композиций при β0 = 0 (для удаленного объекта), а рис. 4 ― результат поиска исходных вариантов двухзеркальных композиций для разработки новых ОПБ. Найдена единственная типовая конструкция двухзеркальных композиций, на базе которых можно создать ОПБ с внеосевыми поверхностями, отвечающие всем установленным требованиям.

Физика      Постоянная ссылка | Все категории
Мы в соцсетях:




Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника