Новости

Предложен оригинальный вариант конструкции панорамного зеркально-линзового объектива.

Дата публикации: 14/12/2009
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

Один из новых оригинальных вариантов конструкции панорамного зеркально-линзового объектива был предложен недавно в Московском государственном университете геодезии и картографии (МГУГиК).

Такие системы могут найти применение при решении многих задач: в быстродействующих системах астроориентации по звездам и Солнцу, при контроле полостей труб, колодцев и шахт, при обнаружении и регистрации быстропротекающих процессов. Словом, везде, где требуется обзор пространства области, близкой к полусфере.

Расширение углового поля объектива, дающего декартово плоское изображение пространства, ограничено, прежде всего, проекционными соображениями. Но идея создания оптической системы, способной обозревать полусферу, более ста лет занимает умы оптиков.

Впервые она была реализована в виде кольцевой отражающей линзы Манжена. Оптическая ось объектива обычно перпендикулярна декартовым плоскостям пространства предметов и пространства изображения. Так, например, строится изображение в объективе, известном как "рыбий глаз".

В линзе Манжена оптическая ось, проходящая через центры сферических или асферических поверхностей, повернута на 90° по отношению к направлению визирования. Такая оптическая система "смотрит боком" и имеет угловое поле, дающее изображение пространства в форме кольца (кольцевое поле). Идея Манжена была развита в конструкциях зеркально-линзовых объективов, предложенных Д.Бучеллом, Я.Повеллом и П.Грегуссом. Такие объективы получили название "панорамные кольцевые линзы".

В отличие от известных систем, разработанный в МГУГиК объектив не имеет асферических поверхностей и обладает большим угловым полем.

Объектив представляет собой моноконструкцию, ограниченную четырьмя поверхностями: первая поверхность - сферическая преломляющая, вторая и третья поверхности - сферические отражающие, четвертая - плоская преломляющая. Наиболее очевидным применением ПЗЛК являются системы контроля полостей.

Действительно, "боковое зрение", цилиндрическая проекция, отсутствие дефицита потока при подсветке полости, практически бесконечная глубина изображаемого пространства, компактность конструкций - все это позволяет применять ПЗЛК в системах визуального контроля внутренних поверхностей труб, колодцев, дымоходов, шахт.

Возможна, например, диагностика стыков труб, обнаружение коррозии, повреждений, дефектов, что часто необходимо при технической эксплуатации атомных электростанций, нефте- и газопроводов, ракетных двигателей, где многие компоненты должны периодически осматриваться во избежание аварий. Проблема миниатюризации, актуальная во многих случаях, может решаться, например, использованием волоконно-оптических систем.

Другой возможной областью применения ПЗЛК являются системы обнаружения и измерения координат импульсных целей, таких как факел при пуске ракеты или взрыв. Системы такого рода должны либо включать обзорную сканирующую систему, либо состоять из нескольких каналов, перекрывающих в совокупности требуемое угловое поле. В первом случае быстродействие механических или отико-механических сканирующих систем может оказаться недостаточным, и при этом возрастает вероятность пропуска цели.

Второй путь - построение многоканальных систем - чреват проблемами стыковки угловых полей и приводит обычно к громоздким конструкциям. Системы с ПЗЛК лишены этих недостатков, однако их использование ограничено энергетическими соотношениями. Когда же таких ограничений нет, преимущества систем с ПЗЛК становятся очевидными.

Отказ от сканирования при обзоре полусферы позволяет использовать ПЗЛК в быстродействующих системах астроориентации по звездам и Солнцу, в построителях местной вертикали для орбитальных систем ориентации космических летательных аппаратов.

При использовании ПЗЛК в контрольно-измерительных системах существенно, что азимутальный угол в пределах 360° передается без искажений, а высотный угол однозначно связан с радиальной координатой. Это обстоятельство указывает на возможность построения углоизмерительных систем и преобразователей угловых перемещений при условии разработки концептуально новых многоэлементных приемников излучения с чувствительной областью в виде кольца. Такие преобразователи могут стать недорогими и компактными устройствами, используемыми в контрольно-измерительной технике и робототехнике. Заманчивой представляется разработка фото- и видео-систем, позволяющих получить "обычное", а не кольцевое панорамное изображение.

Принципиально преобразование "кольца в прямоугольник" трудностей не представляет, это преобразование возможно и в реальном масштабе времени, но, очевидно, требует применения соответствующих технических средств, например включения в видеокамеру определенных компьютерных блоков. Примеры возможных применений ПЗЛК можно было бы продолжить. Но во всех случаях приходится говорить лишь о возможностях, а не о реальном использовании.

В зарубежных изданиях время от времени появляются статьи о проектах систем с ПЗЛК, об исследованиях макетных или экспериментальных образцов.

В России приходится сталкиваться с некоторым скептическим отношением к возможностям построения таких систем и перспективам их использования.

Источник: «ФОТОНИКА», 2009, №4, с.26-28, www.electronics.ru

Статьи по теме:

страницы: 1