УДК 681.785.64 УЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ АБЕРРАЦИЙ ОБЪЕКТИВА ПРИ ВЫСОКОТОЧНЫХ

УДК 681.785.64
УЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ АБЕРРАЦИЙ ОБЪЕКТИВА ПРИ ВЫСОКОТОЧНЫХ
ИЗМЕРЕНИЯХ КООРДИНАТ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА МАТРИЧНЫХ ПРИБОРАХ
С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ
М.Н. Назина
Научный руководитель – к.т.н., доцент А.В. Нужин
Во многих измерительных оптико-электронных приборах (ОЭП) различного назначения
регистрация измерительной информации сводится к высокоточному измерению координат
малоразмерных изображений, формируемых на матричных приборах с зарядовой связью
(ПЗС). Реализация современных алгоритмов обработки изображений позволяет
регистрировать координаты изображений с погрешностями до сотых долей от размера
единичного элемента ПЗС структуры. Однако на практике на точность измерений
существенное влияние оказывает качество изображения, формируемого на матрице и в
первую очередь его изменение по полю матрицы. Кроме этого, в последнее время в
проектировании ОЭП, особенно инфракрасного диапазона, наметилась тенденция упрощения
конструктивных решений объективов. Упрощение конструкций объективов улучшает их
габаритно-весовые параметры, но приводит к ухудшению качества изображения по рабочему
полю объектива. В результате возрастают систематические погрешности измерения
координат малоразмерных изображений в различных зонах матрицы. Погрешности подлежат
компенсации с использованием программных средств.
В работе для оптико-электронного координатора выполнены эксперименты по оценке
систематических погрешностей измерения координат изображений, обусловленных
влиянием аберраций оптической системы при перемещении малоразмерного объекта по
угловому полю координатора. Измерения проводились на коллиматорной установке.
Координатор был составлен из объектива Мир 11М с известными характеристиками и
монохромной ПЗС камеры Basler sla780-54gm. Оценка координат изображения выполнялась
по оригинальному алгоритму вычисления координат энергетического центра изображения.
Эталонные угловые перемещения малоразмерного объекта по угловому полю координатора
задавались с помощью высокоточного теодолита 2Т2А. В результате обработки результатов
эксперимента были получены инженерные формулы, позволяющих компенсировать
систематические погрешности в рабочем алгоритме обработки информации, снимаемой с
координатора.
Таким образом, в результате выполнения работы был предложен и экспериментально
реализован подход, позволяющий учесть влияние аберраций оптической системы при
высокоточных измерениях координат малоразмерных изображений на матричных ПЗС.
УДК 535.514
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПОЛЯРИЗУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ
Нго Тхай Фи
Научный руководитель – д.т.н., профессор Л.А. Губанова
В ряде современных приборов используется излучение как когерентных, так и
некогерентных источников с определенным состоянием поляризации, что выдвигает
дополнительные требования к поляризации отраженного и прошедшего потоков. Для
повешения эффективности работы таких приборов целесообразно использовать
41
поляризаторы [1].
Поляризаторы служат для разделения падающего на них излучения на отраженный и
прошедший пучки, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях. Принцип
работы поляризатора основан на том, что излучение, отраженное под углом от границы
раздела двух сред частично поляризуется. В качестве поляризаторов могут быть
использованы плоскопараллельные пластины с нанесенными на них интерференционными
покрытиями. Степень поляризации, которая характеризует коэффициент поляризации, в этом
случае зависит от конструкции интерференционного покрытия и от угла падения излучения
на поляризатор [2].
В работе были проанализированы следующие вопросы: влияние количества слоев,
отношение показателей преломления слоев, входящих в такое покрытие, соотношения
оптических толщин слоев, формирующих покрытие на характеристики поляризатора. Была
выбрана конструкция поляризующего покрытия, в котором контрастность близка к
заданному значению.
В результате выполненных исследований получены следующие результаты:
- контрастность поляризатора зависит от количества слоев, входящих состав покрытия;
- количество зон углов падения излучения, в которых может наблюдаться высокая
контрастность, увеличивается с увеличением количества слоев, формирующих покрытие;
- если количество пар слоев больше 12 (или общее количество слоев больше 24), при
некотором значении контрастности может быть реализовано при разных углах, в
нескольких диапазонах. Например: коэффициент контрастности равный 500 существует в
двух зонах – при углах от 47° до 49° и углах от 63° до 66°;
- для любого вида конструкций покрытия при увеличении отношения показателей
преломления слоев, формирующих покрытие, коэффициент контрастности изменяется, а
угол падения увеличивается при постоянном коэффициенте контрастности;
- максимальное значение контрастности сильно зависит от оптической толщины слоя,
граничащего с воздухом. При увеличении оптической толщины первого слоя в
рассматриваемой конструкции контрастность поляризатора уменьшается, а при
уменьшении – в начальный момент увеличивается, а затем падает (после того, как
величина первого слоя уменьшается более чем на 8%);
- выбрана конструкция поляризующего покрытия П 0,95В Н В Н В 1,02Н В 0,97Н 0,98В
0,98Н 0,98В 1,05Н 1,08В, где П-подложка с показателем предломления равным 1,51 и В,Н
слоя, формирующих покрытие с показателями предломления равны 1,95 и 1,45. Такая
конструкция поляризующего покрытия позволяет получить эффективный поляризатор,
максимальное значение контрастности которого 3,8·103. При значении контрастности
С=103, диапазон угла падения равен 7,5° (61,5° до 69°).
1.
2.
3.
Литература
Окатова М.А. и др. Справочник технолога-оптика. – СПб: Политехника, 2004. – 679 с.
Путилин Э.С. Оптические покрытия. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. – 227 с.
Крылова Т.Н. Интерференционные покрытия. Оптические свойства и методы
исследования. – Л.: Машиностроение, 1973. – 224 с.
42