Оптическая система и ее характеристики

⇐ ПредыдущаяСтр 17 из 26Следующая ⇒

Основой ОЛС является совокупность оптических деталей (линз, зеркал, призм и т. д.), образующих изображение предметов на фотоприемнике, которая получила название оптической системы. В оптической системе принято различать пространство предметов — область, в которой расположены объекты, и пространство изображений — область, в которой размещается изображение. Важнейшим элементом оптической системы является линза. В зависимости от комбинации образующих линзу поверхностей (выпуклой, вогнутой и плоской) различают более 10 типов линз.

Рис.1 Виды линз:

Собирающие: 1 — двояковыпуклая 2 — плоско-выпуклая 3 — вогнуто-выпуклая

Рассеивающие: 4 — двояковогнутая 5 — плоско-вогнутая 6 — выпукло-вогнутая

Фокусное расстояние линзы — расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса.

Оптическая (преломляющая) сила F_d сферической поверхности зависит от радиуса кривизны границы раздела двух сред с показателями преломления n₁ и n₂ и связана с передним и задним фокусными расстояниями выражением

Оптическую силу системы с несколькими линзами вычисляют по формуле Гульстранда, учитывающей количество преломляющих поверхностей. Так, если оптическая система состоит из нетонких линз, то для каждой из них справедливо

Здесь — оптические силы передней и задней поверхностей линзы соответственно; l_пз- расстояние между ними; п — показатель преломления заключенной между ними среды.

Главными характеристиками оптической системы являются: масштаб изображения, светосила, поле зрения и разрешающая способность.

Масштаб изображения р есть отношение размера изображения lи к размеру предмета lп:

Светосилой называется отношение освещенности изображения, создаваемой данной оптической системой, к яркости предмета :

Яркость изображения У связана с яркостью предмета Уп соотношением:

где к_пр— коэффициент пропускания света.

Разрешающая способность связана со свойством оптической системы получать контрастное изображение, т. е. воспроизводить раздельно две точки.

Элементы и схемы оптических локационных систем

В настоящее время в системах навигации, как правило, используют оптронные ОЛС для ближнего и лазерные ОЛС для дальнего радиуса действия.

Датчики оптронных ОЛС строятся на основе твердотельных фотооптических преобразователей (например, оптронной пары светодиод - фотодетектор с открытым оптическим каналом), работающих, как правило, в инфракрасном диапазоне.

Качество обнаружения (детектирования) определяется следующими параметрами:

· мощностью и направленностью излучения,

· спектральной характеристикой первичных преобразователей (излучающего диода на стороне излучателя и фотодетектора на стороне приемника)

· свойствами отражающей поверхности объекта.

Излучатели и приемники ОЛС состоят из двух основных функциональных блоков: первичного преобразователя и оптической системы.

Объективом называется ближняя к объекту линза (или система линз), дающая его обратное действительное изображение.

Объектив используют как в излучателях, так и в приемниках ОЛС.

Распространенной оценкой светосилы объектива является диафрагменное (апертурное) число N.

Диафрагменное число определяет разрешающую способность и глубину резкости объектива.

Важным элементом оптической системы является конденсор, используемый как в излучателях, так и в приемниках ОЛС.

Рис 1.Конденсор темного поля ОИ-13

Частным случаем конденсора является коллиматор, формирующий параллельный световой пучок.

Рис. 2 Коллиматорный прицел HAKKO BED-29

В излучателе конденсор устанавливается перед объективом, в приемнике — после него, т. с. во всех случаях ближе к плоскости изображений.

Конструкция конденсора зависит от апертуры оптической системы. Простейший конденсор представляет собой плосковы-пуклую линзу, плоская поверхность которой направлена в сторону источника света (для излучателя) или изображения (для приемника).

В робототехнике при расчете ОЛС необходимо, во-первых, выбрать область наблюдения, во-вторых, определить разрешающую способность и, в-третьих, найти способ компенсации изменения освещенности.

В робототехнике оптронные ОЛС используют очень широко не только в дискретном, но и непрерывном режимах, обеспечивая при этом достаточно высокую точность измерений.

Для расширения температурного диапазона работы (от 0 до 250 С) в современных модификациях оптронных датчиков малых расстояний используют световолоконные каналы передачи данных. Дискретные бинарные датчики применяют также в оптических системах идентификации (smart-картах).

Промышленно выпускаемые оптронные дальномеры измеряют расстояния до 100 мм с погрешностью около 1 %, причем время измерения не превышает 4 мс. Для увеличения радиуса действия до 10 м используют оптические отражатели.

Рис 3. Модуль лазерного дальномера и ТВ-канала (слева) и модуль тепловизионного прибора (справа) для оптронной мачты (ФГУП ЦКБ "Фотон»)

Рис 4. Отражатель оптический 4586

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 250; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 161718 19 20 21 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!