Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Оптические приборы и системы

Диссертационная работа:

Урусова Мария Валерьевна. Принципы построения панорамных оптических систем оптико-электронных приборов на базе оптических панорамных блоков : диссертация... кандидата технических наук : 05.11.07 Москва, 2007 200 с. РГБ ОД, 61:07-5/2639

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Содержание 2

Введение 4

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ 14

  1. Два основных принципа построения панорамных объективов 14

  2. Линзовые и зеркально-линзовые дисторзирующие объективы 19

  3. Современные дисторзирующие ПОС 28

  1. Панорамные насадки 28

  2. Оптические панорамные блоки 33

1.3.3. Построение панорамных оптико-электронных приборов

на базе ОПБ и МПИ 44

1.4 Выводы 50

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ПОС.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДИСТОРЗИРУЮЩЕГО ОПБ 52

2.1 Расчетная схема формирования панорамного изображения и

выбор основных параметров ПОС 52

2.1.1. Расчётная схема формирования панорамного

изображения ПОС 52

2.1.2 Выбор основных параметров ПОС 54

2.2 Принципы построения дисторзирующей ПОС 68

  1. Управление размером изображения и характером зависимостиу'{со) в ПОС 68

  2. Телецентрический ход главных лучей на выходе как фактор повышения качества изображения в ПОС 71

2.3 Методика расчёта и конструкции ОПБ 77

  1. Принципиальная схема ОПБ 77

  2. Выбор основных уравнений и методика расчёта 79

  3. Разработка конструкций ОПБ 84

2.4 Исследование характеристик ОПБ 88

2.4.1 Основные параметры и их влияние на характеристики

ОПБ 88

  1. Оптимизация и результаты расчета конструкций ОПБ 96

  2. Внеинформационные засветки в ОПБ 103

2.5 Выводы 109

ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ ПАНОРАМНЫХ ОЭП НА БАЗЕ ОПБ И МПИ 111

  1. Принципы построения приемной оптической системы панорамного ОЭП на базе ОПБ 111

  2. Приемная оптическая система панорамного ОЭП с апертурнои диафрагмой и линзовой оптикой переноса 115

  3. Новый способ построения приемной оптической системы панорамного ОЭП при ограничении относительного отверстия непосредственно перед МПИ 122

3.4 Выводы 126

Заключение 127

Список литературы 129

Введение к работе:

Актуальность темы. В настоящее время системы панорамного обзора, работающие в угловом поле 360 по азимуту и десятки градусов по углу места при возможном центральном темповом поле применяются при решении задач мониторинга, целеуказания и обнаружения объектов в наземных оптико-электронных приборах (ОЭП) различного назначения, в ОЭП ориентации космических аппаратов, для исследования структуры и формы внутренних полостей, в машиностроении, в робототехнике и др

Появление и развитие широкоформатных многоэлементных приемников изтучения (МПИ) как в видимом, так в инфракрасном диапазоне спектра, открыло широкие возможности проектирования панорамных ОЭП с использованием панорамных оптических систем (ПОС), позволяющих одновременно формировать плоское изображение всего панорамього пространства на МПИ и использовать различные способы анализа такого изображения и его допроцессорной обработки (задержки, интегрирования, масштабирования, фильтрации)

Известны сложные дисторзируюшие линзовые и зеркально-линзовые ПОС, обеспечивающие высокое разрешение при относительных отверстиях, доходящих до 1/2, однако их сложность и наличие асферических поверхностей высших порядков не всегда оправдано и оіраничивает область их применения

Стремление упростить конструкцию ПОС привело к появпению зеркальной панорамной насадки, устанавливаемой чаще всего на значительном расстоянии перед объективом, однако форма такой насадки остается сложной, ее рабочая поверхность оказывается незащищенной от воздействия окружающей среды Конструкция самой насадки приводит к экранированию часі и панорамного пространства

Современные ПОС, как в видимом, так и в инфракрасном диапазоне строятся на базе дисторзирующего элемента — оптического панорамного бчока (ОПБ), состоящего из двух преломляющие и двух отражающих поверхностей,

4 отличающегося простотой и технологичностью конструкции, при этом обеспечивающего максимальное угловое поле, превышающего 180 при отсутствии виньетирования в зрачках при относительных отверстиях от 1/5 и более и высокое качество изображения, доходящее до дифракционного в инфракрасном диапазоне спектра (от 3 мкм и выше)

Потребность в разработке ПОС, построенных на базе ОПБ особенно остро наблюдается при работе в инфракрасном диапазоне спектра 8-16 мкм, при обнаружении объектов малой яркости и низкого контраста (например, в космических системах ориентации, в системах регистрации отраженного лазерного излучения), что требует повышения освещенности и разрешения по сравнению с известными системами, где эта задача решается только усложнением конструкций ОПБ и введением асферических поверхностей

Отсутствие методики расчета конструктивных параметров новых типов ОПБ, исследование условий формирования панорамного изображения при возможном попадании внеинформационных пучков на МПИ не позволяет не только рассчитывать новые конструкции, но и анализировать и совершенствовать уже имеющиеся

Все это крайне затрудняет разработку новых систем, построенных на базе ОПБ

Нерешенность обозначенных проблем определяет актуальность темы диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка принципов построения дисторзирующих ПОС на базе ОПБ и ОЭП с их использованием, где обеспечиваются условия повышения освещенности и разрешения на МПИ по сравнению с известными конструкциями ОПБ

Для достижения сформулированной цели были решены следующие задачи

~ Поиск дополнительных параметров и усчовий, определяющих

повышение как разрешения так и освещенности в плоскости МПИ

Разработка принципов построения ПОС на основе ОПБ и схем ОЭП, позволяющих повысить разрешение и освещенность на МПИ, разработка и реализация методики расчета ОПБ, отвечающей этим принципам

Разработка новых конструкций ОПБ и исследование их характеристик Научная новизна диссертации заключается в том, что впервые

  1. Установлено, что при фиксированном угловом поле (2со = const) в дисторзирующеи системе уменьшение отношения диаметра приемника к фокусному расстоянию dmJf в равной степени как и увеличение относительного отверстия Dm/f приводит к увеличению освещенности и уменьшению дифракционного кружка рассеяния на МПИ

  2. Предчожены принципы построения дисторзирующеи ПОС, состоящие в

расположении выходного зрачка ПОС в бесконечности,

устранении сферической аберрации в зрачках,

устранении отступления от условия синусов в зрачках,

и обеспечивающие достижение dmlf при 2со = 180 равным установленному в работе теоретическому пределу dmlf = 2, и одновременно выравнивание освещенности и разрешающей способности по полю

3 В соответствии с принципами, изложенными в п 2, разработана и
реализована методика определения конструктивных параметров исходного
варианта дисторзирующего ОПБ в приближении аберраций третьего порядка,
по которой получены разнообразные конструкции ОПБ, отличающиеся от
известных

минимальным отношением d4Jf = 2 при 2<х> = 180,

повышенным относительным отверстием (1/2 5 - 1/3), при котором в угловых полях 2а> > 180 в инфракрасном спектральном диапазоне максимальные кружки рассеяния по всему полю соизмеримы с размером элемента разложения МПИ, доведенным до дифракционного предела

4 Предложены принципы построения приемных оптических систем
панорамных ОЭП, состоящие в

- обеспечении телецентрического хода главных лучей не только на выходе
ОПБ, но и перед МПИ,

- ограничении относительного оіверстия, при котором на МПИ не
попадает внеинформационное излучение пространства предметов и
одновременно обеспечивается необходимая разрешающая способность

5 Предложены схемы приемных оптических систем панорамных ОЭП, вкчючающие ОПБ с полєеой диафрагмой в плоскости его действительного изображения, в которых предложенные принципы реализованы одним из следующих способов

путем установки апертурной диафрагмы вне ОПБ внутри афокальной оптики переноса изображения на МПИ,

с помощью волоконно-оптических дисков различной конфигурации, выходная плоская поверхность которых совмещена с МПИ,

с помощью микроканальных пластин с поглощающим покрытием, выходная плоская поверхность которых совмещена с МПИ Достоверность рез>льтатов работы подтверждается проведенным

анализом значительного количества оптических систем путем расчета параксиальных и действительных лучей от различных точек панорамного пространства при различных относительных отверстиях в различных спектральных диапазонах с использованием программы для оптических расчетов "Zemax' и сравнением с опубликованными результатами других авторов

Практическая значимость. Разработанная методика расчета конструктивных параметров ОПБ доведена до конкретных алгоритмов расчета, практических рекомендаций Проведенные расчеты обобщены в виде таблиц и графиков, которые позволяют определять конструктивные параметры ОПБ по заданным значениям диаметра приемника излучения и углового поля, что повышает эффективность разработки новых ПОС ОЭП

Основные результаты диссертационной работы использованы ФГУП НЛП «Геофизика-Космос», а также при проведении НИР и в учебном процессе МЭИ (ТУ)

За создание панорамного объектива для приборов широкого применения кафедра светотехники МЭИ (ТУ) награждена дипломом как победитель конкурса инновационных проектов II Международного Форума «Оптика-2006», автор награжден медалью «ЛАУРЕАТ ВВЦ» (удостоверение № 2108)

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит введения, трех глав и заключения Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, проиллюстрирована 55 рисунками, 7 таблицами, включает 13 приложений на 65 страницах Список литературы включает 64 наименования

Подобные работы
Горбачёв Алексей Александрович
Исследование особенностей построения оптико-электронной системы контроля деформаций плавающего дока
Прокофьев Александр Валерьевич
Исследование особенностей построения автоколлимационных оптико-электронных систем контроля соосности с оптической равносигнальной зоной
Животовский Илья Вадимович
Разработка и исследование лазерно-электронной системы измерения энергетических световозвращательных характеристик оптико-электронных приборов
Афанасьев Илья Михайлович
Принципы построения и аппаратурная реализация фотоприемного тракта для регистрации ионизирующего излучения в комплексе "Космический солнечный патруль"
Егозин Дориан Леонардович
Исследование принципов построения фотоплетизмографов с целью разработки современных методов оперативной обработки информации при контроле периферического кровообращения
Чиванов Алексей Николаевич
Принципы построения модульных тепловизионных приборов с последовательно-параллельным сканированием
Никитина Марина Вадимовна
Принципы построения и аппаратурная реализация оптико-электронных устройств на основе некогерентных источников излучения для медицины
Нежевенко Евгений Семенович
Оптические сигнальные процессоры и аналоговые вычислительные устройства (Теория, принципы построения, применение)
Донцов Геннадий Александрович
Новые подходы к задаче построения особо компактных оптических систем для микро- нано- и пико- спутников
Михеев Сергей Васильевич
Исследование оптико-электронной системы контроля положения объекта методом триангуляции

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net