DOI: https://doi.org/10.20535/1970.56(2).2018.152199

ОСОБЛИВОСТІ КОМП’ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ І РОЗРАХУНОК АБЕРАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЛЕСКОПІЧНИХ СИСТЕМ

Nina Artioukhina, Laura Peroza, R Fedortsev, Shoaeb Hasan AL Mahmoud

Анотація


Представлено результати дослідження особливостей комп’ютерного моделювання і розрахунку абераційних характеристик афокальних оптичних систем порівняно з іншими системами, що мають зображення на кінцевій відстані від неї, з метою встановлення класифікаційного підходу до вибору різних способів оцінки якості зображення. Виділено абераційні особливості, притаманні афокальним системам при застосуванні їх у якості візуального інструменту. Встановлено критерії функціональних можливостей пакетів прикладних програм (ППП) щодо аналізу аберацій афокальних систем. Розроблено оригінальні методики і три способи оцінки якості зображення при комп’ютерному моделюванні залежно від типу і версії доступних ППП оптики. Встановлено, що у ППП Оpal і нових версіях ППП Zemax і Code v при моделюванні афокальних систем зручно оцінювати результати кутовою мірою. Виявлено, що у тих програмних середовищах, де немає можливості визначення афокальності оптичної системи, необхідно застосовувати додаткову фокусуючу систему, для аналізу результатів розрахунку у лінійній мірі, або застосовувати такі критерії, як форма кола розсіяння, аналіз хвильового фронту. За необхідності перегляду повної поведінки досліджуваної афокальної системи, з метою необхідного корегування конструктивних параметрів окремих оптичних елементів, що входять до оптичної системи, необхідно застосувати метод обчислення аберацій окремих компонентів. У випадках, коли оптичні системи мають якість зображення, близьку до дифракційної, виявляється більш зручним застосування хвильового опису. Проведено комп’ютерне моделювання у ППП Zemax і Opal трьохдзеркальної телескопічної системи і досліджено практичне застосування запропонованих способів. Використання запропонованих способів перевірено на прикладі комп’ютерного моделювання трьохдзеркальної афокальної системи, розрахованої для наступних оптичних характеристик: кутового поля зору 2ω=1о, діаметру вхідної зіниці D=500 мм і видимого збільшення Г = -4х, якій притаманне стабільне корегування аберацій за полем. Встановлено, що результати комп’ютерного моделювання відповідають застосованим методам і узгоджуються між собою.


Ключові слова


розрахунок оптичних систем; коригування аберацій; оптимізація; сферична аберація; кома; астигматизм; відомості про основні параметри системи; якість зображення

Повний текст:

PDF

Посилання


J. Hutson, “Afocal optical concentrator”, United States Patent 9,127,822 USA, GO2B 19/0019, 2015.

G. N. Repinskiy, “Novyie pankraticheskie nablyudatelnyie sistemyi”, Opticheskiy zhurnal, №8, pp. 69-76, 1994. (in Russian)

N. K. Artyuhina, Shuaib Hasan Almahmud, Laura Perosa, A. P. Shkadarevich, “Razrabotka kriteriev kompyuternoy otsenki aberratsiy sistem opticheskih pritselov” na XVII Mizhnar. nauk.-tekhn. konf. "PRYLADOBUDUVANNIa: stan i perspektyvy", Kyiv, 2018, p. 42. (in Russian)

Yu. I. Monich, V. V. Starovoytov, “Otsenki kachestva dlya analiza tsifrovyih izobrazheniy”, Shtuchniy Intelekt, № 4, pp. 376-386, 2008. (in Russian)

M. N. Sokolskiy, Dopuski na kachestvo opticheskogo izobrazheniya. Leningrad, USSR: Mashinostroenie, 1989. (in Russian)

H. Gross, H. Zugge, M. Peschka, F. Blechinger, Handbook of Optical Systems, Volume 3: Aberration Theory and Correction of Optical Systems. WILEY-VCH, 2007.

A. Nagler, “Wide angle eyepiece”, United States Patent 4,525,035 USA, GO2B 25/04, 5/6.1984.

Michael D. Missig, G. Michael Morris. “Diffractive optics applied to eyepiece design”, Appl. Opt., Vol. 34, No. 14, P. 2452, 1995.

M. J. Kidger, Fundamental Optical Design. Spie press book, 2001.

P. J. Sands, “Visual Aberrations of Afocal Systems”, Optica Acta: International Journal of Optics, Vol. 18, No 8, p. 627, 2010.

N. K. Artyuhina, V. A. Marchik, Kompyuternoe proektirovanie opticheskih sistem. V 2-h ch. Ch 1. Analiz tsentrirovannyih opticheskih sistem. Uchebno-metodicheskoe posobie dlya studentov. Minsk, Respublika Belarus: Min. obr. RB. BNTU, 2007. (in Russian)

Keith B. Doyle. Optical modeling of finite element surface displacements using commercial software. Optical Modeling and Performance Predictions II. Optics and Photonics. San Diego, California, United States. 24 August 2005/Proc. SPIE 5867.

N. K. Artyuhina, Laura Perosa, “Afokalnaya anastigmaticheskaya sistema iz treh zerkal” na 10-y MNTK «Priborostroenie 2017», BNTU, pp. 409-411. (in Russian)

M. Ya. Kruger i dr., Spravochnik konstruktora optiko-mehanicheskih priborov. Leningrad, USSR: Mashinostroenie, 1968. (in Russian)




Copyright (c) 2019 Рівні права