УДК 681.787.7

РАСЧЕТ ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЕРВИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Тымчик С. Г.
Национальный технический университет Украины “КПИ”
преподаватель

Аннотация
В настоящей статье рассмотрен пример расчета многолинзового первичного преобразователя пространственных сигналов с помощью многокомпонентного обьектива для формирователя изображения отдаленного предмета.

Ключевые слова: изображение, компонент, линза


CALCULATION OF THE INITIAL PARAMETERS OF THE PRIMARY CONVERTER

Tymchik S.G.
National Technical University of Ukraine “KPI”
lecturer

Abstract
In this paper, we consider an example of calculation of many primary converter lens spatial signals using multi obektiva for the imaging distant object.

Keywords: component, image, lens


Библиографическая ссылка на статью:
Тымчик С. Г. Расчет исходных параметров первичного преобразователя // Современная техника и технологии. 2016. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2016/01/9323 (дата обращения: 28.05.2017).

Первичный преобразователь – многолинзовый обьектив с отдаленным входным зрачком. Это стандартизированный промышленно производимый сборочный узел. Его схема и основные оптические характеристики следующие :

f′ = 25

SF = 7,3

L= =35,9

2 =500

Конструктивные параметры и материалы отдельных линз для обьектива с отдаленным входным зрачком имеют следующие численные значения:

r1  = -33,3

d1  = 2,5                      n1  = 1,6199                            Флинт Ф1

r2  = 24,9

d2  = 13,5                    n2  = 1,5163                            Крон К8

r3  = -24,9

d3  = 0,2                      n3  = 1                                     Воздух

r4  = 41,7

d4  = 11,5                    n4  = 1,5163                            Крона К8

r5  = -21,8

d5  = 2,0                      n5  = 1,6199                            Флинт Ф1

r6  = -108,6

d6  = 0,2                      n6  = 1                                     Воздух

r7  = 33,3

d7  = 6             n7  = 1,5163                                        Крон К8

r8  = -108,6

n8  = 1                                     Воздух

Энергетический расчет

Расчеты коэффициента пропуска :Распространение световых потоков через оптическую систему всегда сопровождается световыми потерями, которые состоят из потерь на отражение при преломлении на полированных поверхностях оптических деталей и потерь на поглощение при прохождении света сквозь толщину материала деталей.

Потери на отражение от преломляющих поверхностей оптических деталей определяется формулой Френеля:

    (1)

Углы падения в реальных оптических системах редко превышают 45В этом случае считается, что лучи падают на поверхность нормально, а формула (1) упрощается и приобретает следующий вид для выполнения последующих расчетов:

    (2)

Если оптическая система имеет  поверхностей из кроновых стекол и  поверхностей из флинтовых стекол соответственно, которые граничат с воздухом, то суммарный коэффициент пропуска такой системы определяется следующей формулой:

    (3)

Потери на поглощение в разных материалах оптических деталей неодинаковые. Для оптического стекла считают (для видимого диапазона) потеря равняется 1% на см длины пути света в материале стекла и коэффициент пропускания стекла равняется:

    (4)

Общий коэффициент пропуска оптической системы, детали которой изготавливаются из оптического стекла, рассчитывается по следующей формуле:

    (5)

а на практике =0.04, =0.06.

0,5358.

Поэтому, = 0,5358.
Расчеты энергетической освещенности Ее.Допустим, световой поток на входе линзы первой линзы Фе=0,5лм, а площадь выходного зрачка Qз.,так как диаметр исходного зрачка изменяется за счет свойства кольпоскопа (увеличения), то Qз1=12,56 мм2; Qз2=4, 90 мм2; Qз3=1, 91 мм2.

Энергетическая освещенность  –отношение потока излучения , который падает на малый участок наблюдаемой поверхности по отношению к полной площади этой поверхности:

    (6)

Следовательно, с учетом величины первоначально заданного коэффициента оптического увеличения кольпоскопа, энергетическая освещенность определяется :

0,0398 лк;

0,1019 лк;

0,2616 лк.

Расчет распространения лучей в оптической системе

Определим ход луча при увеличении 20 крат, используя формулы для расчетов движения нулевого луча.

Нулевым лучом – называют фиктивный(виртуальный) луч, который преломляется (отражается) таким же образом, как и параксиальный на поверхностях. Однако он пересекается с ним на конечных расстояниях от оптической оси, и отсекает на оптической оси те же самые отрезки, которые и параксиальный луч. Путем расчетов распространения нулевого луча через детали оптической системы определяют фокусные расстояния и фокальные отрезки, а также положение выходного изображения и линейное увеличение оптической системы для случая, когда наблюдаемый предмет находится на конечном расстоянии .

Формулы для расчетов распространения нулевого луча через детали оптической системы имеют следующий вид:

    (7)
 ,    (8)

где dk – геометрическая длина оптического пути одиночного луча в среде с показателем преломления nk.

Допустим, начальный угол вхождения луча в оптическую среду детали составляет =0, а высота = 5 мм.

Результаты выполненных расчетов для углов и высот отрезков распространения единичного луча в деталях оптической системы по приведенным формулам представлены ниже в таблице .

Таблица. Результаты расчетов распространения луча
№ поверхности
мм
1
0
0
5
2
-0,8391
140
3,9023
3
-0,3639
160
3,0104
4
-5,6713
100
-3,4955
5
0,5774
30
-3,1446
6
1,1912
50
-2,8971
7
5,6713
80
2,6352
8
-0,2679
165
1,3307

Траектория распространения луча через детали показана ниже на рисунке.


Библиографический список
  1. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. – 4 изд. / Ю.Г. Якушенков. – М.: Логос, 1999. – 480 с.
  2. Бегунов Б. Н. Теория оптических систем /Б. Н. Бегунов, Н. П. Заказнов, С. И. Кирюшин, В. И. Кузичев. – М.: Машиностроение, 1981. – 432 с.
  3. Порфирьев Л.Ф. Основы теории преобразования сигналов в оптико-электронных системах: учебник / Л.Ф. Порфирьев. – Л.: Машиностроение, 1989. – 387 с. – ISBN 5-217-00365-0.
  4. Ersoy Okan K. Diffraction, Fourier Optics and Imaging / Okan K. Ersoy. – Canada.: John Wiley & Sons, 2007. – 428 p.


Все статьи автора «Тымчик Григорий Семенович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: