Диссертация (1025532), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Уменьшить количество АП вобъективе можно также введением линзового компенсатора между первым ивторымзеркаламинежелательно[102-105].из-заВведениеневысокойАПнаэффективностивторойидляповерхностиповышениятехнологичности схемы, но возможно в некоторых случаях для дополнительнойкоррекции аберраций высших порядков.Послетого,какбылиопределены,какиеповерхностибудутасферическими, решаются уравнения (2.31), подставляя в них (2.24)-(2.30) и(2.33), и находим конструктивные параметры объектива. Полученныеконструктивныепараметрыпересчитываютсяиоптимизируютсядляконкретных значений фокусного расстояния и углового поля объектива.Окончательнаяспектрометраоптимизациясовместнособъективапроизводитсядиспергирующимустройством,всоставеприэтомограничения d1  d 2 и b2  0 , можно при необходимости снять.2.5.2.

Вывод габаритных соотношений трехзеркального объектива сэксцентрично расположенным полем изображенияВоптическихсистемахсэксцентричнорасположеннымполемизображения, объектив работает краем поля, поэтому изображение строится нев пределах круга или прямоугольника симметричных относительно оптическойоси, а в пределах некоторой кольцевой области (Рисунок 2.10), ограниченнойдвумя окружностями, определяющими минимальное и максимальное рабочееполе. Линейное поле изображения представляет собой прямоугольник,вписанный в это кольцевое поле. При этом система остается осесимметричной.Согласно схеме на Рисунок 2.10 в системе с кольцевым полем имеемвписанное прямоугольное поле с размерамиа × в.

Минимальный имаксимальный рабочие углы поля объектива по схеме будут соответственно ω1и ω3 . ω3 – угол поля, определяющий верхнюю границу рабочего линейногополя в меридиональном сечении.81Рисунок 2.10. Схема углового и линейного поля объективаПроизведем расчет углового поля объектива, получим уравнения:tg 2 в tg1 ,f(2.35)tg3 21 a в 2  2 f  в tg1  ( f  tg1 ) 2 .f 4Теперь оценим минимальный рабочий угол поля объектива ω1.

На Рисунке2.11изображенасхемаобъективаипучоклучей,соответствующийминимальному рабочему угловому полю. Входной зрачок объектива находитсяна пересечении главного луча с оптической осью объектива.82Рисунок 2.11. Схема хода главного луча в объективеСогласно схеме хода лучей в объективе, величина угла ω1, при котором непроисходит экранирования лучей вторым зеркалом, определяется размером иположениемвходногозрачка,световымдиаметромвторогозеркала,расстоянием между зеркалами по формуле:tg1 1 D  D2.2 d  sp(2.36)Чтобы найти световой диаметр второго зеркала произведем расчет луча,направленного в верхний край входного зрачка:H 1  s p tg1 H2 D,21  1 , 2  tg1  2H1,r1D2H H1  d 2  H1  dtg1  2d 1 ,2r1откуда диаметр второго зеркала:D2  2s p tg1  D  2d tg1 4d2ds p tg1 Dr1r12d2d 2tg1 ( s p  d sp )  D D.r1r1(2.37)83Подставим полученное выражение (2.37) в формулу расчета (2.36),получим:tg1 D r1  d.2d r1  s p(2.38)Из схемы объектива, видно, что входной зрачок вынесен за первуюповерхность.

На практике входной зрачок выносится на значительноерасстояние, сравнимое фокусным расстоянием для уменьшения углового поля,а также, чтобы получить близкий к телецентрическому ход лучей впространстве изображений для наилучшего согласования с приемникомизображения.Объектив работает в автоколлимационной схеме, поэтому в исправленномкольцевом поле объектива будут размещаться и входная щель спектрометра, ифоточувствительная плоскость приемника изображения (Рисунок 2.12).Рисунок 2.12. Расположение входной щели и фотозоны в кольцевом полеУвеличение изображения входной щели будет примерно равно 1, принебольшом угловом расхождении падающего и отраженного пучков отдиспергирующего устройства, но может быть и больше 1 в пределахисправленного кольцевого поля.

Отсюда, длину линейного поля а выбираемравной длине входной щели. Ширина линейного поля объектива в в основномзависит от длины спектра, плюс конструктивный запас на размещение84механических элементов приемника и узла входной щели в фокальнойплоскости объектива. Длина спектра вычисляется по формуле:всп  Dлин   .Конструктивный запас взап – расстояние от входной щели до фотозоны.Послетого,какбылвыбранприемникизображения,определяетсяконструктивный запас так, чтобы элементы конструкции приемника неэкранировали рабочих лучей и не мешали установке узла входной щели ивходного объектива, при этом необходимо стремиться минимизировать этувеличину для уменьшения углового поля объектива.Разработаннуюметодикугабаритногоиаберрационногорасчетатрехзеркального объектива с эксцентрично расположенным полем изображенияможно использовать для проектирования объективов, применяемых в оптикоэлектронной аппаратуре ДЗЗ в качестве формирователей изображенияснимаемого участка поверхности Земли, в том числе входных объективов ГСА.Направление дисперсии не обязательно должно лежать в меридиональнойплоскости спектрометра.

Например, когда длина спектра больше или равнадлине входной щели, предлагается осуществлять разложение спектра не вмеридиональномсечении,авсагиттальном.Выгодатакогоспособапроиллюстрирована на Рисунке 2.13.Рисунок 2.13. Зависимость размера рабочего кольцевого поля объектива оториентации линейного поля85Из рисунка видно, что если длина спектра превышает длину входной щели,то разложение спектра в сагиттальном сечении приводит к уменьшениюрабочего поля объектива. В таком случае, главное сечение диспергирующегоустройства будет расположено перпендикулярно, а входная щель параллельномеридиональной плоскости.2.6.Проектированиеоптическихсистемнаосновесхемызеркального автоколлимационного спектрометраНа основе произведенных теоретических исследованийразработанследующий алгоритм расчета зеркального автоколлимационного спектрометра:1. Анализ технического задания на гиперспектральную аппаратуру;2.

Расчет относительного отверстия оптической системы;3. Предварительный расчет аппаратной функции;4. Выбор диспергирующего устройства на основе анализа техническогозадания;5. Предварительный расчет параметров УД и фокусного расстоянияобъектива спектрометра;6. Предварительный расчет конструктивных параметров и углового поляобъектива спектрометра;7. Окончательная оптимизация объектива совместно с диспергирующимустройством в составе спектрометра в программе автоматизированногорасчета оптических систем;8. Уточненный расчет аппаратной функции и тактико-техническиххарактеристик аппаратуры.Во время оптимизации ОС спектрометра необходимо особенно следить,чтобы не происходило виньетирования пучков лучей. Виньетированиепроисходит в точках, показанных на Рисунке 2.14.86Рисунок 2.14.

Положение точек, в которых происходит виньетирование в схемезеркального автоколлимационного спектрометраАнализ виньетирования подразумевает трассировку определенных лучей ивычисление координат точек их пересечений. Поэтому проверять наличиевиньетирования удобно с помощью программы автоматизированного расчетаоптических систем.Такимобразом,представленнаяметодиканацеленанасозданиемаксимально компактных, технологичных, простых по конструкции, легких всборке и юстировке оптических систем. Предложенные системы являютсяуниверсальными и гибкими с точки зрения получения заданных техническиххарактеристик, возможностью применения разнообразных диспергирующихустройств, обладают большим количеством коррекционных параметров.Выводы по главе 21.Предложена, исследована и научно обоснована оптическая схемазеркальногоавтоколлимационногоспектрометра,отличающаясямалымигабаритами, возможностью применения разнообразных диспергирующихустройств, обладающая большим количеством коррекционных параметров.872.Разработана методика расчета оптических систем на основе схемызеркального автоколлимационного спектрометра, нацеленная на созданиемаксимально компактных, технологичных, простых по конструкции, легких всборке и юстировке оптических систем с исправленной дисторсией и качествомизображения близким к дифракционному пределу.3.Исследованыразличныевидыдиспергирующихустройств.Получены формулы расчета параметров диспергирующих устройств на основепризменных систем и дифракционных решеток.4.Разработана методика габаритного и аберрационного расчетовзеркального объектива с эксцентрично расположенным полем изображения иоптимальнымпроектироватьвыборомасферическихкомпактные,поверхностей,технологичныекотораяобъективыспозволяетвысокимиоптическими и эксплуатационными характеристиками для малогабаритнойкосмической ГСА.5.Предложенановаясхемазеркальногоавтоколлимационногоспектрометра со спектральным разложением в сагиттальном направлении,отличающаяся более эффективным использованием линейного поля объективаспектрометра в случае, когда длина спектра сравнима с длиной входной щели.88ГЛАВА 3.МЕТОДИКИ ЮСТИРОВКИ И КОНТРОЛЯГИПЕРСПЕКТРАЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ НА ОСНОВЕЗЕРКАЛЬНОГО АВТОКОЛЛИМАЦИОННОГО СПЕКТРОМЕТРАПроектирование новой сложной оптико-электронной аппаратуры ДЗЗдолжно основываться на системном подходе, широком использовании базовыхтехнологий.

Характеристики

Список файлов диссертации