Рассчитаем конструктивные параметры оптической системы методом проб[6]. Метод проб состоит в исследовании и использовании зависимостей между изменениями отдельных параметров оптической схемы с известной конструкцией и вызываемыми ими изменениями значений аберраций.

Первоначально из каталогов, архивных данных или патентов выбирают наиболее подходящую оптическую систему, которую пересчитывают, если это необходимо, на требуемое фокусное расстояние или увеличение и принимают за исходную. Последовательно изменяя значения отдельных параметров исходной системы, получают конечный ряд вариантов оптической системы. Рассчитывают ход ряда лучей осевого и наклонного пучков через оптическую систему каждого из полученных вариантов, вычисляют аберрации и, сравнивая их с аберрациями исходной системы, находят указанные выше зависимости. Результаты исследований анализируют по таблицам или графикам, иллюстрирующим влияние изменений параметров на аберрации и другие величины, характеризующие свойства оптической системы. Путем интерполяции или экстраполяции по таблицам или графикам находят вариант оптической системы, который удовлетворяет техническому заданию. В качестве изменяемых параметров могут быть взяты конструктивные параметры (r, d, n). Очевидно, что метод проб достаточно трудоемок по времени, так как требуется проводить большое количество расчетов хода лучей через систему. Однако интенсивное развитие ЭВМ в последние годы позволяет сделать это в автоматическом режиме.

Исходная система:

Исходной системой является объектив, разработанный на ОАО "НПО Геофизика-НВ". Он не удовлетворяет требованиям к качеству изображения и результатам габаритного расчета. Имеет следующие характеристики:

· Заднее фокусное расстояние 270 мм.

· Диаметр входного зрачка 200 мм, диаметр экранированной части 100 мм.

· Угловое поле 5,3°.

Рис. 9. Оптическая схема исходного объектива.

Конструктивные параметры объектива:

Опишем поэтапно расчет конструктивных параметров при помощи САПР Zemax (в диалоговом режиме).

1) Моделирование исходной оптической системы.

2) Масштабирование всей системы с целью получения искомого фокусного расстояния (1307 мм).

3) Задание искомого диаметра входного зрачка (250 мм).

4) Задание искомого размера изображения (18 мм).

5) Приведение коррекционных элементов к виду, описанному в п. 2.3.1, 2.3.2.

6) Задание оптимизационных требований и ограничений:

o Минимизация размера усредненного (по зрачку и по длинам волн) кружка рассеяния, содержащего 70% энергии.

o Максимальная длина оптической системы, максимальное отношение светового диаметра компонент к их толщине, минимальное расстояние между компонентами, допустимость отклонения от заданного фокусного расстояния.

7) Назначение коррекционных параметров соответственно с п. 2.3.1, 2.3.2.

8) Автоматизированный расчет.

С результатами аберрационного расчета объектива НУТВ и объектива можно ознакомиться в приложении 1.

С конструктивными параметрами объектива ДТВ, его МПФ, и конструктивными параметрами коллиматора ЛОС можно ознакомиться в приложении 2.

Вывод

· Приведено обоснование оптической схемы КТВС.

· Проведен габаритный расчет, который, к сожалению, показывает, что одновременное соблюдение требований ТЗ по габаритам и угловому полю не представляется возможным.

· Проведен расчет сквозной передаточной функции системы. Проведен расчет дальности действия, на основании которого выбрано число лазеров в ЛОС. Расчет показал, что дальность распознавания для ночного канала составляет 6700 м, для дневного – 11000 м.

· Проведен аберрационный расчет, в результате которого были получены конструктивные параметры оптических схем КТВС.

Конструкторская часть

3.1 Анализ основных вариантов исполнения КТВС

Рассмотрим основные технические варианты, позволяющие выполнять задачу распознавания цели при изменении естественной освещённости окружающих объектов от 10^-4 до 10⁴ лк.