Методи і системи оптично ...pbf.kpi.ua/old/txt/pbf/Vistnik/33/Part_2.pdf · і від параметрів ОТС (об‘єктива, приймача випромінювання,

Методи і системи оптично-електронної та цифрової обробки сигналів

МЕТОДИ І СИСТЕМИ ОПТИЧНО-ЕЛЕКТРОННОЇ ТА ЦИФРОВОЇ ОБРОБКИ СИГНАЛІВ

УДК 621.384.326

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА УСТАНОВКА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ЙМОВІРНОСТІ РОЗПІЗНАВАННЯ ОБ’ЄКТА ОГЛЯДОВОЮ

ТЕЛЕВІЗІЙНОЮ СИСТЕМОЮ

1)Гаврилюк А.І., 1)Колобродов В.Г., 2)Леп’яхов В.Ю., 1)Національний технічний універси-тет України «Київський політехнічний інститут», м. Київ, Україна; 2)Сервісний центр

«ФОП», м. Київ, Україна

Розглянуто експериментальну установку для вимірювання ймовірності розпізнавання об‘єктів оглядовою телевізійною системою. Наведено результати експериментальних до-сліджень телевізійних систем, в яких використано рідинно-кристалічний дисплей та дисп-лей з електронно-променевою трубкою

Вступ. Постановка задачі Для оглядової телевізійної системи (ОТС) однією з важливих характеристик

є ймовірність розпізнавання об’єкта. Наразі науково-технічній літературі до-статньо досліджена проблема ймовірністі розпізнавання зображення об‘єкта, сформованого ОТС, але інформації про методики або експериментальні устано-вки для визначення ймовірності розпізнавання досить мало. Ймовірність розпі-знавання залежить як від характеристик об‘єкта спостереження і атмосфери, так і від параметрів ОТС (об‘єктива, приймача випромінювання, електронної сис-теми обробки відеосигналу, дисплея). При цьому важливу роль відіграють за-кони зорового сприйняття зображення з екрану дисплея [1]. В статтях [2, 3] отримано аналітичні вирази для розрахунку ймовірності розпізнавання ОТС з двома типами дисплеїв: з рідинно-кристалічним дисплеєм (РКД) та дисплеєм на електронно-променевій трубці (ЕПТ).

Мета даної статті полягаэ у розробцы експериментального стенду для ви-значення ймовірності розпізнавання об’єкта та перевірка достовірності аналіти-чних виразів для розрахунку ймовірності розпізнавання об’єкта для ОТС з дво-ма типами дисплеїв – РКД та дисплеєм на ЕПТ, отриманих в [2, 3].

Експериментальна установка На підставі аналізу праць [4, 5] було розроблено експериментальний стенд

для вимірювання ймовірності розпізнавання зображення об‘єктів (рис. 1). Стенд складається з ОТС 1, яка є предметом наших досліджень, з блоком живлення 2, комп’ютера з відеокартою 3, яка має аналоговий відеовхід та дозволяє робити захоплення зображення з великим розділенням і частотою, дисплею на ЕПТ 4 та РКД 5 з однаковими діагоналями видимої частини екрану. Тест-об’єкт являє собою набори чотирьох штрихових вертикальних мір на білому однорідному фоні 6 (рис. 2). Освітленість тест-об’єктів змінюється регулюванням напруги живлення джерела освітлювача 7 на блоці 8. Зображення тест-об’єкта з екрану

20 Вісник НТУУ “КПІ”. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. – 2007. – Вип. 33


дисплея розглядається оператором 9. Контраст об’єкта з фоном та контраст зо-браження об’єкту та фону на екрані дисплея вимірюється відеокамерою 10, яка під’єднана до осцилографа з виділенням рядка 11. За допомогою осцилографа 11 також визначається усереднене значення відношення сигнал/шум, яке сприймає оператор.

Рисунок 1 – Схема експериментального стенду

Результати експериментального дослідження При проведенні експериментів виявилася значна кількість особливостей ро-

боти ОТС при виявленні та розпізнаванні об‘єктів. Для експерименту викорис-товувалися елементи доступні з набору, що знаходився у нашому розпоряджен-ні (рис. 3): РКД - BenQ FP72 G+D (17 дюймів), дисплей на ЕПТ – Samsung SyncMaster 755 DFX, відеокарта з захопленням зображення – Mira DC30 та ASUS V3000, для вимірювання освітленості – люксметр Ю116 та чорно-біла відеокамера LILIN PIH-750 на основі приладу із зарядовим зв’язком форматом 500×582 пікселів. Оператор спостерігав тест-об‘єкт на відстані 250 мм від екрана дисплея під кутом 900 до площини екрана.

В якості тест-об’єктів використовувалися чотирьох штрихові міри різних розмірів та різної просторової частоти. Для підтвердження достовірності даних по розпізнаванню зображення об’єкта ми використовували реальний об’єкт – зменшену модель автомобіля (рис. 4), яка за розмірами співпадала з чотирьох штриховою мірою. За даних умов спостереження у нашому випадку ми спосте-рігали повну відповідність даних по розпізнаванню тест-міри (рис.5) та реаль-ного об‘єкта. Вимірювання проводились за таких умов: спостереження зобра-ження об’єкта на екрані дисплею відбувалось при відсутності зовнішнього осві-тлення (за наших умов ми мали можливість розділити приміщення з тест-об’єктом та приміщення з ОТС); вирівнювання освітленості екранів дисплеїв проходило за рівнем відтворюваного білого; кількість спостерігачів, яка при-ймали участь у експерименті, – п’ять чоловік з нормальним зором.

Вісник НТУУ “КПІ”. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. – 2007. – Вип. 33 21


Рисунок 2 – Тест-об’єкти – вертикаль-ні чотирьох штрихової міри

Рисунок 3 – Експериментальна уста-новка

Рисунок 4 – Реальний об’єкт

Рисунок 5 – Зображення чотирьох штрихових мір, отримане за допомо-

гою ОТС з РКД

На рис. 6 у вигляді графіка функції представлена експериментальна залеж-ність ймовірності розпізнавання від дальності до об‘єкта спостереження для двох ОТС з дисплеєм на ЕПТ та РКД. Як видно із поданих графіків, теоретичні залежності практично збігаються з даними, що отримані експериментально. Необхідно відмітити, що РКД дійсно має певну перевагу перед дисплеєм на ЕПТ при розпізнаванні зображення за рівних умов спостереження.

Необхідно також відмітити досить важливу особливість, яку слід враховува-ти при проектуванні ОТС: якщо використовується система з захопленням від-еосигналу та подальше його оцифрування, необхідно ретельно перевірити від-повідність просторового розділення відеокамери та розділення, з яким захоп-люється та оцифровується відеосигнал. Розділення відеокарти захоплення по-винно бути рівним або кратно більшим, ніж розділення на виході відеокамери. Необхідно також врахувати, що дисплей також може мати власну інтерполяцію зображення при передискритизації.

В процесі експериментальних досліджень виникало багато суттєвих особли-востей, які майже не висвітлені в науково-технічній літературі. В ході експери-менту було досліджено ОТС з двома типами дисплеїв – з РКД та дисплеєм на



ЕПТ. ОТС з РКД показав кращий результат при вирішенні задачі розпізнавання зображення об‘єкта, ніж дисплей на ЕПТ за рівних умов.

Рисунок 6 – Залежність ймовірності розпізнавання від дальності до об’єкта спо-стереження: 1 – теоретична залежність; 2 – експериментальна залежність для ОТС з дисплеєм на ЕПТ; 3 – експериментальна залежність для ОТС з РКД Слід відмітити негативний вплив електронної системи обробки відео зобра-

ження в ОТС. Внаслідок процесу передискретизації зображення та спотворень, що вносить електронна система обробки зображення, на дисплеї неможливо розпізнати зображення тест-міри, хоча осцилограф досить виразно реєструє всі роздільні елементи міри. Встановлено достатньо великий вплив електронної системи обробки зображення на ймовірність розпізнавання, хоч в багатьох мо-нографіях [1, 6] електронною системою обробки зображення взагалі нехтують, як такою, що вносить спотворень у вихідне зображення.

Висновки На основі аналізу отриманих експериментальних результатів можна зробити

такі важливі поради щодо вибору ОТС або при її проектування. 1. ОТС повинна мати прогресивну розгортку зображення. 2. При вирішенні задач розпізнавання зображення краще працювати з чор-

но-білим зображенням. 3. Слід уникати можливості передискретизації відеосигналу в ОТС. Якщо ж

використовується система із оцифровуванням аналогового відеосигналу, необ-хідно вибирати пристрій обробки відозображення із розділенням захвату зо-браження рівним або кратно більшим за розділення відеосигналу, який надхо-дить з відеокамери.

4. Дисплей повинен мати розділення рівне або кратно більше за розділення відеосигналу на виході пристрою обробки відеозображення.



Перспективним подальшим напрямком досліджень є розробка експерименталь-ного стенду для визначення ймовірності розпізнавання динамічного тест-об’єкта.

Література

1. Колобродов В.Г., Шустер Н. Тепловізійні системи (фізичні основи, методи проектування і контролю, застосування): Підручник для вузів. – К.: Тираж, 1999. – 340 с.

2. Колобродов В.Г., Гаврилюк А.І. Ймовірність розпізнавання об’єкта оглядовою телевізій-ною системою // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2003. – 6. – С.111–115.

3. Гаврилюк А.І., Колобродов В.Г. Вплив типу та параметрів дисплея на ймовірність розпі-знавання в оглядовій телевізійній системі // Вісник НТУУ «КПІ». Серія «Приладобуду-вання». – 2004. – 27. – С.35 – 42.

4. Ласточкин Е.В., Белоусов Ю.И., Утенков А.Б. Влияние типа отображающего устройства на качество изображения штриховых мир в тепловизионных приборах // Оптический журнал. – 2000. – Т.67. – 12. – С.8–10.

5. Павлов Н.И., Воронин Ю.М. Вероятность распознавания объектов на экране монитора оптико-электронной системы наблюдения // Оптический журнал. – 1994. – 7. – С.7 –11.

Гаврилюк А.И., Колобродов В.Г., Лепяхов В.Ю. Экспериментальная установка для определения вероятности распознавания объекта наблюдательной телевизионной системой. Рассмотрено экспериментальную установку для измерения вероятности распознавания объектов наблюдатель-ной телевизионной системой. Представлены результаты экспе-риментальных исследований телевизионных систем, в которых использовано жидко-кристаллический дисплей и дисплей с элек-тронно-лучевой трубкой.

Gavriljuk A.I., Kolobrodov V.G., Lepjahov V.Y.The experimental installation for measure-ment of recognition probability of target by observant television system. The experimental installation for measurement of recognition probability of targets by obser-vant television system is considered. Results of experimental researches of television systems in which it is used the liquid crystal display and the displays with an electron beam tube are submit-ted.

Надійшла до редакції 12 червня 2006 року

УДК 681.3

МОДЕЛЮВАННЯ ЗОБРАЖЕНЬ У ЗАДАЧАХ КОМПЛЕКСУВАННЯ КАНАЛІВ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИХ СИСТЕМ

Микитенко В.І., Котовський В.Й., Національний технічний університет України «Київ-

ський політехнічний інститут», м. Київ, Україна

Запропонована спрощена фізико-математична модель формування оптичного сигналу в широкому спектральному діапазоні для аналізу і синтезу багатоканальних оптико-електронних систем дистанційного зондування, функціональної діагностики, контролю та спостереження, в яких використовується комплексування сигналу на рівні чутників

Вступ Останнім часом в зв’язку із суттєвим збільшенням доступності приймачів



випромінювання різних спектральних діапазонів посилилась тенденція викори-стання багатоканальних оптико-електронних систем (БК ОЕС) в різних галузях людської діяльності [1]. Формування єдиного вихідного зображення в таких си-стемах відбувається шляхом комплексування каналів. Найголовнішою задачею процесу комплексування є об’єднання різних інформаційних потоків для одер-жання нової інформації про досліджуваний об’єкт, яка не є доступною в кож-ному окремому каналі. Тобто алгоритм комплексування, по-перше, має врахо-вувати фізичні особливості формування оптичної інформації про об’єкт в кож-ному спектральному каналі, по-друге, має містити механізм виділення релеван-тних ознак зображень при спільному аналізі сигналів різних каналів. Для забез-печення розробки ефективних алгоритмів комплексування в багатоканальних оптико-електронних системах створюються фізико-математичні моделі форму-вання оптичного сигналу об’єктом та його перетворення на шляху до оптико-електронної системи і в самій системі.

Постановка задачі Зважаючи на те, що переважна більшість важливої для користувачів на сьо-

годні візуальної інформації знаходиться в видимому та інфрачервоному діапа-зонах спектру, найбільший практичний інтерес становлять адекватні моделі формування зображень саме в цих спектральних діапазонах. Для вирішення ба-гатьох задач медичної діагностики, дистанційних спостережень в будівництві, енергетиці, сільському господарстві необхідна розробка спрощених алгоритмів комплексування і відповідних фізико-математичних моделей формування оп-тичного сигналу наземними об’єктами і фонами. В даній роботі запропонована така модель на спектральний діапазон від 0,4 мкм до 14 мкм. При цьому врахо-вуються як оптичні характеристики об’єктів, так і вплив основних зовнішніх чинників на випромінювання об’єктів.

Алгоритм комплексування Зазвичай БК ОЕС містять в себе кілька каналів видимого діапазону ∆λ= 0,4-

0,8 мкм та інфрачервоного діапазону: ∆λ= 0,9-1,1 мкм, 3-5 мкм, 8-14 мкм. При переході від видимого до інфрачервоного діапазону суттєво змінюється склад оптичного сигналу: видиме випромінювання містить практично тільки відбиту складову, інфрачервоне випромінювання ближнього діапазону – суміш відбито-го та власного сигналів, інфрачервоне випромінювання середнього діапазону – переважну частину власного сигналу об’єкта. В багатьох випадках практичної реалізації БК ОЕС дуже складно встановити зв'язок між зображеннями одного об’єкту в різних спектральних каналах. Крім того існує суттєва різниця між ви-діленням релевантних ознак малих (розміром від одного до кількох елементів просторового розділення) та протяжних зображень. В першому випадку найе-фективнішим параметром для алгоритмів виявлення об’єкта є контраст його зо-браження, а розпізнавання можна розглядати тільки в не багатьох специфічних ситуаціях. Протяжний об’єкт в задачах виявлення також часто характеризується контрастом, але для розпізнавання потребує інших (здебільшого – просторових) характеристик. Для всіх схем дистанційного спостереження окрім стереоскопі-



чних (тобто для більшості практичних ситуацій) виправдано простір об’єктів відображати площиною. В такому разі важливим для опису об’єкта є не орієн-тація і конфігурація формоутворюючих поверхонь, а тільки просторовий роз-поділ випромінювання, який є доступним БК ОЕС. Відомо [2], що комплексу-вання оптичних сигналів зазвичай здійснюється на одному з трьох рівнів - на рівні чутників, на рівні узагальнених параметрів або на рівні прийняття рішень. Перший тип комплексування є найпростішим і найшвидшим. Він передбачає наявність кореляції між характерними ознаками об’єкта в різних спектральних піддіапазонах і є ефективним в вирішенні задач зорового пошуку.

Найкращими об’єктами спостереження для комплексування сигналів на рі-вні чутників є такі, що змінюють оптичні параметри в широкому спектрально-му діапазоні під впливом хімічних реакцій, фізичних полів, біологічних чинни-ків. Наприклад, пухлини та порушення кровообігу в людському організмі, вра-жені шкідниками сільськогосподарські угіддя, порушення гідроізоляції в буді-вельних конструкціях тощо. Основною задачею оператора БК ОЕС в таких ви-падках є виявлення, локалізація таких об’єктів і попереднє діагностування їх стану. З огляду на здебільшого матричний характер зображень в кожному спек-тральному каналі типовим і ефективним алгоритмом комплексування на рівні чутників є попіксельне обчислення нормованої суми зважених сигналів двох (або більшої кількості) каналів [3]:

)()(

)()(iІЧ

iІЧ

iВ

iВ

iІЧ

iІЧ

iІЧ

iВ

iВ

iВi

k vwvwvwUvwUU

++++++

= , (1)

де - комплексований сигнал i-го піксела; , - сигнал з i-го піксела в ви-димому та інфрачервоному піддіапазонах відповідно; , - вагові коефіці-єнти “поточної важливості” видимого та інфрачервоного каналів відповідно; ,

- локальні відношення “сигнал/шум” в каналах.

ikU i

ВU iІЧU

iВw i

ІЧwiВv

iІЧvВ сигналах , в формулі (1) мають бути попередньо скомпенсовані гео-

метричні викривлення (наприклад, ті, що викликані турбулентністю атмосфери) та видалені імпульсні шуми. Поняття “поточної важливості” залежить від кон-тексту виконуваної задачі. Наприклад, для візуального каналу цим показником може бути величина локальної зміни яскравості зображення (тобто – контурна інформація), для інфрачервоного каналу – виважений енергетичний контраст.

iВU i

ІЧU

Узагальнена модель об’єкта БК ОЕС зазвичай містить кілька матричних приймачів випромінювання, які

працюють в вузьких спектральних піддіапахзонах (∆λ1…∆λn). Найпростішим варіантом БК ОЕС є система з приймачами видимого та інфрачервоного діапа-зонів та з однаковою геометрією. Припустимо, що приймачі випромінювання мають m*n чутливих елементів, які без просторових спотворень проектуються в площину об’єктів. Тоді за один кадр БК ОЕС отримає сигнал з m*n елементар-них площадок площини об’єктів (рис. 1).

Спектральна енергетична світність випромінювання від кожної i-ї елемен-тарної площадки площини об’єктів можна приблизно визначити за формулою:

( ) ( ) ( ) ( ) λλλλλ відi

кi

пi

внi

повнi MMMMM +−+= ( ), (2)



де - спектральна енергетична світність випромінювання за рахунок вла- ( )λвнiM

сної внутрішньої енергії, - спектральна енергетична світність випромі-нювання, що обумовлена поглинутою об’єктом зовнішньою енергією,

( )λпiM

( )λкiM -

втрати випромінювання за рахунок конвекції, ( )λвідiM - спектральна енергетич-

на світність відбитого від об’єкта випромінювання.

m

М кМ від

М nМ вн

∆λ1, ∆λ2, ..., ∆λn

Об’єкт БК ОЕСn

Рисунок 1 – Спрощена схема формування оптичного сигналу

Спектральна енергетична світність ( )λвн

iM визначається формулою Планка, спектральним коефіцієнтом випромінювання ( )λε і в загальному випадку зале-жить від багатьох чинників. Наприклад, штучні об’єкти, споруди можуть містити потужні джерела видимого випромінювання. Змоделювати простір об’єктів в та-кому випадку практично неможливо. Але в переважній більшості випадків спо-живача БК ОЕС цікавлять ситуації спостереження на природних фонах, або при апріорно відомих умовах освітлення (в медичних закладах, на територіях, що охо-роняються тощо). В таких випадках, зазвичай, можна знехтувати ефектами холо-дної люмінесценції і вважати основним джерелом випромінювання нагріту ділян-ку об’єкта. Причому при підвищенні температури максимум функції змі-щується з інфрачервоного в видимий діапазон у відповідності до закону Віна.

( )λвнiM

Величина залежить, в першу чергу, від теплофізичних властивостей об’єкта, радіаційного нагріву, спектрального коефіцієнту випромінювання

( )λпiM

( )λε . В більшості практичних ситуацій найпотужнішим джерелом опромінювання поверхні об’єкта є Сонце і на радіаційний нагрів від навколишнього середови-



ща можна не зважати. Крім того, в спрощеній моделі виправдано не розглядати вплив атмосфери на освітленість площини об’єктів. Конвекційний теплообмін, який теж впливає на енергію, що поступає на об’єкт, враховується доданком

. Отже радіаційний нагрів залежить від кількості сонячної енергії, яку поглинув об’єкт

( )λкiM

( )λciW [4]:

( ) ( ) ( ) ϕλλαλ cosEW ci = , (3)

де ( )λα – спектральний коефіцієнт поглинання; ( )λE - енергетична освітленість поверхні; ϕ – зенітний кут Сонця.

Для об’єкта, який лежить в площині горизонту, кут ϕ визначається геогра-фічною широтою φ , часовим кутом Сонця δ і склоненням Сонця t:

cos cos cos cos sin sintϕ= φ δ + φ δ . Конвекційний теплообмін можна обрахувати згідно з рівнянням [5] ( ) )( повoк

i TThM −=λ , (4) де h – коефіцієнт теплопровідності; – температура поверхні об’єкта; – температура повітря.

оT повT

За умови перевищення температури повітря температури поверхні об’єкта складова в формулі (2) матиме додатне значення. ( )λк

iMСпектральна енергетична світність відбитого від об’єкта випромінюван-

ня визначається за формулою [6] ( )λвідiM

( ) ( ) ( )λλρλ EM відi = , (5)

де ( )λρ - коефіцієнт яскравості поверхні; ( )λE - енергетична освітленість поверхні. Розрахунки величин , в формулі (1) виконуються за стандартними

методиками [6, 7], які враховують характеристики траси спостереження і осно-вні параметри БК ОЕС. Перед тим, як попасти на фотоприймач, випроміню-вання проходить через атмосферу, де воно зазнає інколи суттєвих змін [8]. Од-нак для БК ОЕС спектральним викривленням оптичного сигналу в атмосфері можна знехтувати, оскільки самі спектральні піддіапазони вибираються, вихо-дячи з максимального зменшення таких викривлень. Отже при відомих вагових коефіцієнтах і характеристиках простору об’єктів комплексований сигнал залежатиме тільки від параметрів БК ОЕС. Тобто, за наявності вимог до мо-жна синтезувати відповідну БК ОЕС, або аналізувати системи з відомими тех-нічними параметрами.

iВU i

ІЧU

ikU

ikU

Обґрунтування вагових коефіцієнтів в формулі (1) потребує окремого до-слідження. Цікаво, що через ці величини у загальну модель можна частково ввести просторові характеристики об’єкту, чого не дозволяє формула (1).

Висновки Запропонована модель оптичного випромінювання в діапазоні ∆λ= 0,4-14

мкм для аналізу та синтезу БК ОЕС з комплексуванням каналів враховує спект-ральні коефіцієнти відбиття і поглинання об’єкта, зовнішнє освітлення, власні температурні градієнти на об’єкті, характеристики вітру та навколишнього се-



редовища. Вона дозволяє крім аналізу та синтезу БК ОЕС визначити можли-вість використання за конкретних обставин простих алгоритмів комплексуван-ня на рівні чутників (наприклад для медичних спостережень).

Для подальшого вдосконалення моделі з метою застосування її в більш складних алгоритмах комплексування необхідно розробити механізм врахуван-ня просторових параметрів зображень. У випадку розглянутого алгоритму це можна здійснити за рахунок вагових коефіцієнтів в формулі (1).


1. Genderen J.L., Pohl C. Image fusion: Issues, techniques and applications. Intelligent Image Fusion // Proceedings EARSeL Workshop, Strasbourg, France, 11September 1994. - Pp.18-26.

2. Pohl C., Genderen J.L. Multisensor image fusion in remote sensing: concepts, methods, and applications // Remote Sensing, 1998. – Vol. 19. – 5. – Pp. 823-854.

3. Lallier E., Farooq M.A. Real Time Pixel-Level Based Image Fusion Via Adaptive Weight Averaging // 3rd International Conference on Information Fusion, Fusion 2000, Volume II, Paris, France, July 2000. – Pp. WeC3-3 – WeC3–10.

4. Jones, W. P. Air Conditioning: Applications and Design, 2nd ed., London, Arnold, 1997. 5. Incropera, F.P., DeWitt D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 5th ed., John Wiley &

Sons 2002. 6. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов, 5-е изд. – М.: Логос,

2004. – 472 с. 7. Колобродов В.Г., Лихоліт М.І. Проектування тепловізійних і телевізійних систем спосте-

реження (Підручник грифом Міністерства освіти і науки України). –К.: Політехніка, 2007.–344 с. 8. Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. – М.: Советс-

кое радио, 1970. – 494 с.

Микитенко В.И., Котовский В.И. Моделиро-вание изображений в задачах комплексова-ния каналов оптико-электронных систем. Рассмотрен один из алгоритмов комплексиро-вания информации в многоканальных икони-ческих оптико-электронных системах и разра-ботана упрощенная физико-математическая модель формирования оптического сигнала для анализа и синтеза таких систем.

Mykytenko V.I., Kotovski V.I. Image modeling for information fusion in opto-electronic sys-tems. One of algorithms of information fusion in the multichannel iconic opto-electronic systems is considered. Simplified physico-mathematical model of optical signal forming is developed for an analysis and synthesis of such systems.


УДК 628.9:535.24

ОПТИЧНА СИCТЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧІ ОДИНИЦЬ

ФОТОМЕТРИЧНИХ ВЕЛИЧИН

Гайворонська Г. О., Міхеєнко Л. А., Сокуренко В. М., Національний технічний універси-тет України «Київський політехнічний інститут», м. Київ, Україна

Представлений вибір та дослідження оптичної системи установки для калібрування



по спектральній густині енергетичної яскравості прецизійних цифрових відеосистем, що працюють у видимій та ближній інфрачервоній областях спектру. Визначено оптимальне кутове положення оптичної системи згідно з аналізом аберацій

Вступ Важливим елементом установок для калібрування та атестації прецизійних

фотометричних пристроїв є оптична система (ОС) передачі розміру одиниці вимірювальної величини, наприклад, енергетичної сили світла або спектральної густини енергетичної яскравості (СГЕЯ), від еталона до робочих засобів вимі-рювання [1-5]. До таких систем висуваються жорсткі вимоги щодо якості сфор-мованого зображення (рівномірності по робочій приймальній площі), неселек-тивності в широкому спектральному діапазоні, часової та роз’юстувальної ста-більності. В зв’язку з цим вибір ОС для кожного конкретного пристрою є дово-лі складною задачею.

Мета роботи полягає у виборі та дослідженні ОС споряджень для калібру-вання по СГЕЯ прецизійних цифрових відеосистем, що працюють у видимій та ближній інфрачервоній областях спектру та потребують рівномірності розпо-ділу плями отриманого зображення на вхідній щілині монохроматора.

Вибір та дослідження оптичної системи Типовий варіант вимірювальної установки приведений на рис. 1. Випромі-

нювання від робочого випромінювача установки та від еталону направляється комутатором почергово на компаратор, що містить монохроматор та фотоелек-тричну головку. При цьому вхідна щілина монохроматора повинна бути оптич-но спряженою з випромінюючими ділянками робочого випромінювача та ета-лона проекційною ОС. Як комутатор може використовуватись система поворо-тних дзеркал, призм, а також поворот самої проекційної ОС тощо.

Рисунок 1 – Схема установки для переносу розміру одиниці СГЕЯ

На першому етапі роботи було виконано морфологічний синтез найбільш перспективних дзеркальних систем (рис. 2) за такими параметрами: габаритні розміри, мінімальні втрати випромінювання (на екранування), можливість ви-правлення аберацій, узгодження з оптикою монохроматора, компаратора, мож-



ливість зміни кутів променів при зміні конфігурації, можливість компоновки зі зворотнім ходом променів, можливість злому осей, вплив зміни кутів на абера-ції, внутрішні втрати на відбивання, стабільність внаслідок переміщення окре-мих елементів, неселективність, кількість поверхонь/заготівок, вартість, техно-логічні показники, можливість виготовлення, стійкість до зовнішніх впливів, зміна відбиваючої властивості з часом. Варіантом ОС, що набрала найбільшу суму балів виявилася схема Гершеля. Дещо гіршим є варіант з децентрованою схемою Гершеля, яка програє внаслідок складності виготовлення, юстування та неекономічності. По зазначеним параметрам значно відстає від попередніх складальна схема Касегрена, що робить її використання для систем, що розгля-даються, недоцільним.

а) б) в) а – Гершеля зі сферичною поверхнею; б – Гершеля з параболічною поверх-

нею; в – Касегрена складальна Рисунок 2 – Схеми проекційних ОС

На другому етапі було розглянуто дві схеми Гершеля (зі сферичною та па-

раболічною поверхнями) та виконано габаритний розрахунок цих схем. Вихід-ними даними габаритного розрахунку були фокусна відстань об’єктива 1400 мм, поле зору 7°, відносний отвір 1:6, спектральний діапазон довжин хвиль 0,4…1,8 мкм [5]. За цими даними з використанням спеціалізованої комп’ютерної програми «ZEMAX» був зроблений абераційний аналіз при куто-вому положенні об’єктива відносно вимірювальної схеми 0°…14° (з інтервалом 2°). Зокрема, в залежності від кута нахилу α проекційного об’єктива було про-аналізовано:

- точкові діаграми (середнє квадратичне значення (СКЗ) та асиметрія радіу-са плями розсіювання);

- геометричний розподіл енергії випромінювання у плямі розсіювання (од-норідність в меридіональній та сагітальній площинах);

- радіус плями розсіювання, в якій міститься 90% усієї енергії випроміню-вання, що формує отримане зображення (надалі: 90% ФКЕ – функції концент-рації енергії).

На рис. 3 приведені точкові діаграми, на рис. 4 – графіки геометричного розподілу енергії випромінювання, на рис. 5 – графіки абераційного аналізу для сферичного та параболічного об’єктивів.



При абераційному аналізі маємо випадок геометрично обмеженої системи (кружок Ері знаходиться в межах абераційної плями), тому дифракційні втрати в приведеній ОС можна не враховувати. Точкові діаграми були отримані в площині найкращого встановлення.

α = 0°

α = 2°

α = 6°

α = 14°

а) для сферичного об’єктива:

α = 0°

α = 2°

α = 6°

α = 14°

б) для параболічного об’єктива: Рисунок 3 – Точкові діаграми (ліворуч вказано розмір сторони квадрата, мм) Для обох видів об’єктивів мінімальне СКЗ радіуса плями розсіювання спо-

стерігається до 1 мм для кутів α = 0°...6°. Для кутів α = 8°...16° обох об’єктивів ця величина значно збільшується до 7 мм (рис. 5а).

Асиметрія плями розсіювання була оцінена по гістограмі як відношення k горизонтального СКЗ радіуса плями розсіювання до вертикального СКЗ радіуса в залежності від кута нахилу α об’єктива. Якщо величина асиметрії k є близь-кою до 1, то зображення точкової діаграми схильне до округлої форми. З рис. 3, 5б видно, що якщо приймати до уваги асиметрію плями розсіювання, то сфери-чний об’єктив має кращу якість одержаного зображення. При куті α = 0° обидва об’єктиви формують «ідеальне» зображення. Але, щоб на практиці площина предметів не збігалася з площиною зображень, необхідно передбачити додатко-ві робочі елементи. Це, в свою чергу, може внести додаткові аберації та усклад-нити вимірювальну схему. Для параболічного об’єктива при кутах α = 2°...6° величина k значно менше за 1, тобто зображення має чітко виражену еліптичну форму, що витягнута по вертикалі. Це можна пояснити тим, що коли від пред-мета надійшла сферична хвиля, то після відбиття від асферичної поверхні та з розходженням оптичних осей предмета та зображення, хвильовий фронт є більш спотворений, ніж у випадку зі сферичною поверхнею. Тому пляма розсі-ювання не є рівномірним сферичним зосередженням променів у площині сфор-мованого зображення. Сферичний об’єктив при кутах α = 2°...6° не спотворив сферичної форми отриманого зображення. При кутах нахилу α = 8°...12° обидва об’єктиви створюють майже рівномірне по якості зображення, але розміри ра-



діуса плями розсіювання збільшуються зі збільшенням кута нахилу, а при куті α=14° об’єктиви створюють трохи витягнуте по горизонталі зображення.

α = 0° α = 2°

α = 6° α = 14°

а) для сферичного об’єктива:

α = 0° α = 2°

α = 6° α = 14°

б) для параболічного об’єктива:

Рисунок 4 – Геометричний розподіл енергії випромінювання у плямі розсію-вання: переріз функції розсіювання точки та гранична крива в геометричному наближенні (по вертикальній осі – розподіл енергії випромінювання, відн. од.; по горизонтальній осі – радіус плями розсіювання, мм)



З графіків геометричного розподілу енергії випромінювання залежно від кута нахилу α об’єктива (рис. 4) видно, що якщо розподіл енергії випромінювання в меридіональній та сагітальній площинах приймає однакову прямокутну форму, яка прагне витягнутись до максимального значення енергії випромінювання, то розподіл енергії випромінювання по плямі розсіювання є однорідним. При куті α = 0° сферичний об’єктив утворює «ідеальне» точкове зображення, при таких же умовах параболічний об’єктив утворює світлову пляму зображення. При куті α = 2º розподіл енергії випромінювання для сферичного об’єктива у меридіональній та сагітальній площинах майже однакової форми, але більше є схожим на трапе-ції, які наближаються до прямокутної форми (нахил бічних сторін цих трапецій наближається до 90º). Для параболічного об’єктива при куті α = 2º складно на-звати розподіл енергії випромінювання в меридіональній та сагітальній площи-нах схожим на прямокутники (спостерігається значне спотворення енергії пада-ючого випромінювання). При кутах α = 4º...14º розподіл енергії випромінювання для сферичного об’єктива в меридіональній та сагітальній площинах однаковий за своєю формою. Зі збільшенням кута нахилу α об’єктива збільшується й розмір радіуса плями розподілу енергії (до 7 мм). Для параболічного об’єктива при куті α = 4º розподіл енергії випромінювання в меридіональній площині є схожим по своїй формі на трикутник, а у сагітальній площині - на прямокутну форму, що свідчить про збільшення плями розсіювання по меридіональній площині та рів-номірний розподіл у сагітальній площині. При кутах α = 6º...8º розподіл енергії випромінювання в обох площинах наближається до однакової форми, легко мо-жна простежити витяг розподілу енергії випромінювання до максимального зна-чення енергії у сагітальній площині. При кутах α=10º...14º параболічний об’єктив утворює більш однорідний розподіл енергії випромінювання, але величина раді-уса плями розсіювання збільшується до 7 мм.

По графіку залежності радіуса плями розсіювання (90% ФКЕ) від кута нахи-лу α об’єктива (рис. 5в) при кутах нахилу α = 0°...2° обидва об’єктиви створюють енергетично сконцентроване зображення. При кутах α = 4°...6° радіус плями роз-сіювання (90% ФКЕ) для обох об’єктивів збільшується від 0,5 до 1,1 мм. При збільшенні кута нахилу α до 14° розмір радіуса плями розсіювання (90% ФКЕ) збільшується вже до 6 мм.

Радіус плями розсіювання (90% ФКЕ) більше СКЗ радіуса на 20%, що свід-чить про добре сконцентроване та сфокусоване у центрі плями зображення.

При кутах нахилу α = 2°...6º сферичний об’єктив створює рівномірне та од-норідне (якісне) зображення. Проте при збільшенні кута нахилу радіус плями розсіювання збільшується до 1 мм.

Параболічний об’єктив, формуючи зображення позаосьових точок з мініма-льними значеннями геометричних аберацій, має кращу якість отриманого зобра-ження лише для осесиметричних схем. Для позаосьових схем параболічна пове-рхня вносить більші геометричні аберації, ніж сферична.

До того ж сферичний об’єктив проектує зображення з мінімальними геомет-ричними абераціями при розташуванні предмету та зображення на однакових відстанях від об’єктива. Згідно з вищезазначеними критеріями (вимогами) опти-мальним є кут нахилу сферичного об’єктива до 6º.



СКЗ радіуса плями

розсіювання,

мм

Кут нахилу α, °

а) Залежність СКЗ радіуса плями розсіювання від кута нахилу α об’єктива

Відношення

k,

мм

Кут нахилу α, º

б) Залежність асиметрії плями розсіювання від кута нахилу α об’єктива

Радіус

плями

розсію

-вання

(90%

ФКЕ)

, мм

Кут нахилу α, °

в) Залежність радіуса плями (90% ФКЕ) від кута нахилу α об’єктива

Рисунок 5 – Графіки абераційного аналізу

Висновки Встановлено, що використання сферичного об’єктива за схемою Гершеля

дає кращі результати при кутах нахилу α = 0°...6º, ніж використання параболіч-ного (по створенню геометричної форми отриманого зображення, по рівномір-



ності і однорідності розподілу енергії випромінювання у плямі розсіювання, по технологічності та економічності виготовлення).

Отримані в цій роботі результати були використані при розробці системи передачі одиниці СГЕЯ установки для атестації оптичних скануючих пристроїв космічного базування та будуть корисні широкому колу розробників прецизій-ного фотометричного обладнання.

Подальша робота передбачає обґрунтування та вибір елементної бази та удосконалення ОС переносу СГЕЯ від різних еталонів.


1. Котюк А. Ф. Метрологическое обеспечение энергетической фотометрии / Под ред. Степа-нова Б. М. - М.: Атомиздат, 1979. – 138 с.

2. ГОСТ 8.195-89. Государственная поверочная схема для средств измерения спектральной плотности энергетической яркости в диапазоне длин волн 0,2 - 2,5 мкм, спектральной плотности силы излучения и спектральной энергетической освещённости в диапазоне длин волн 0,2 - 2,5 мкм.

3. Киселёв И.А., Коростелев А.Н., Караева М.К. и др. Контроль энергетических характери-стик многозональных сканирующих устройств ИЗС «Ресурс 01» // Исследование Земли из космоса. – 1991. – 2. – С. 34 – 43.

4. Саприцкий В. И., Морозова С. П., Огарев С. А. и др. Обеспечение единства измерений ве-личин, характеризующих некогерентное оптическое излучение // Измерительная техника. – 2005. - 11. – C.12–16.

5. Вариченко Л.В., Колобродов В.Г., Ладыка Я.Е., Микитенко В.И., Михеенко Л.А. – Мето-ды и средства измерения энергетических характеристик оптико-электронных систем кос-мического зондирования Земли // Космический вестник. – 2006. – 2. – C.41–49.

Гайворонская Г.А., Михеенко Л.А., Сокурен-ко В.М. Оптическая система установки для передачи единиц фотометрических ве-личин. Представленный выбор и исследование оп-тической системы установки для калибровки по спектральной плотности энергетической яркости прецизионных цифровых видеосис-тем, работающих в видимой и ближней ин-фракрасной областях спектра. Определено оптимальное угловое положение оптической системы согласно с анализом аберраций.

Gaivoronska G.A., Miheenko L.A., Sokurenko V.M. Optical system of devices for passing of units of photometric quantities. The present paper presents choose and research of optical system of devices for calibration of spectral radiance density of precise digital video systems working of visible and near infrared re-gion. Optimum rotate angle of position of opti-cal system accordant aberration analysis at schemes of control devices for measurement have been defined.


УДК 535.36

ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК РОЗСІЮВАННЯ МОЛОЧНОГО І МАТОВОГО СКЛА

Міхеєнко Л.А., Коваленко А.В., Національний технічний університет України “Київський

політехнічний інститут”, м. Київ, Україна

У статті представлені результати експериментального дослідження характеристик



розсіювання молочного та матового скла, визначення їх пограничних кривих та функції роз-сіювання лінії

Вступ. Постановка задачі Світлорозсіюючі стекла широко вокористовуються для виготовлення етало-

нів та робочих зразків мутності, імітаторів розсіюючих середовищ, екранів, кю-вет, а також в освітлювальних пристроях для створення рівномірних полів яск-равості. зазвичай молочні і матові стекла характеризуються інтегральним кое-фіцієнтом пропускання, індикатрисами спектрального і інтегрального коефіціє-нта яскравості, спектральними коефіцієнтами відбивання і пропускання, низ-кою інших характеристик і параметрів [1].

Для вирішення цілої низки практичних задач цього буває достатньо, однак при проектуванні освітлювальних систем краще використовувати інші харак-теристики функції розсіювання точки (ФРТ) чи функції розсіювання лінії (ФРЛ), які дозволяють безпосередньо визначати розподіл яскравості на вихід-ній поверхні розсіюючої пластини по відомому розподілу освітленості на її вхі-дній поверхні [2,3]. Але в довідковій літературі відомості про ФРТ і ФРЛ моло-чного і матового скла, зазвичай, не наводяться.

Метою даної роботи є експериментальне визначення ФРЛ молочного та ма-тового скла, що використовуються найбільш широко, та їх апроксимація вира-зами, зручними для інженерних розрахунків.

Експериментальне спорядження Враховуючи складність безпосереднього вимірювання ФРЛ через значні

енергетичні втрати, ця характеристика визначалася за експериментально отри-маною пограничною кривою з наступним диференціюванням апроксимованих залежностей.

Структурна схема вимірювальної установки показана на рис. 1. Світло від стабілізованого джерела випромінювання колімується, модулюється механіч-ним модулятором і направляється на тест-об’єкт (лезо бритви), що реалізує со-бою різкий край. Тест-об’єкт може переміщуватися уздовж і поперек оптичної осі системи спорядження. За тест-об’єктом встановлюється скло, що досліджу-ється. Вимірювання яскравості на протилежній тест-об’єкту поверхні скла про-водиться фотоелектричним мікроскопом (ФЕМ), який переміщується паралель-но поверхні. ФЕМ має візуальний канал, що дозволяє точно сполучити предме-тну площину мікроскопа з поверхнею скла.

Збільшення фотоелектричного каналу ФЕМ складає 21, приведене до об’єкта поле зору може змінюватися від 0,1 до 0,5 мм зміною розмірів діафрагм круглої форми, встановлених перед приймачем випромінювання, а робоче пе-реміщення мікроскопа вимірюється індикатором часового типу з ціною поді-лення 0,01 мм. В якості приймача випромінювання використовується вимірю-вальний фотодіод ФД-24К з межею лінійності 0,02А при темновому струмі менш ніж 1 мкА [4]. Можливе використання матричного приймача, що відкидає



потребу в переміщенні мікроскопа, але такі приймачі менш доступні по ціні і поступаються в характеристиках стабільності. Вимірювання вихідного сигналу здійснювалось мікровольтметром ВЗ-57.

Рисунок 1 − Структурна схема установки для вимірювання пограничної

кривої розсіюючого скла В досліді погранична крива для підвищення точності вимірювалась на різ-

них ділянках розсіюючого скла переміщенням тест-об'єкта з наступним усеред-ненням результатів.

Аналіз результатів дослідження Отримані експериментально пограничні криві молочного скла МС-23 тов-

щиною 2 мм і матового скла товщиною 6 мм показані на рис. 2, а відповідні їм графіки ФРЛ, отримані чисельним диференціюванням – на рис.3.

Для апроксимаціі ФРЛ сильно розсіюючих середовищ звичайно використо-вуються вирази [3]:

1

2

1

1)( tx

et

xh−

= (1)

)()( 22

2

2

xttxh−

=π (2)

Коліматор

Двигун

Блок живлення

Осцилограф

Мікро- вольтметр

Блок живлення

Світлофільтр ФЕМ

Тест-об’єкт Модулятор



23

2

3

1)( tx

et

xh−

=π (3)

де , і – постійні для кожного середовища параметри розмиття. 1t 2t 3t

Рисунок 2 − Експериментальні (штрихові лінії) і теоретичні (суцільні лінії)

пограничні криві матового скла (1) та молочного скла МС-23 (2)

Отримані нами пограничні криві достатньо добре апроксимуються залежно-стями:

b)-tanh(ax21

21)(A +=x (4)

де х [мм] – переміщення мікроскопа. З параметрами: - для молочного скла: a=0.6 , b=3.9 мм ; - для матового скла: a=5 , b=8.4 мм; Для опису ФРЛ була вибрана гаусоїдальна залежність:



2

2

t

kt1)(h

x

ex−

= (5)

З параметрами: t=1.9 мм, k=0.526 для молочного скла і t=0.25 мм, с=4 для матового скла відповідно, яка добре погоджується з фізикою розсіювання в се-редовищах, що досліджуються [3].

Розбіжність з експериментальними даними не перевищує 3%, і може вважа-тися цілком достатньою для практичних розрахунків.

Рисунок 3 − ФРЛ (штрихові лінії) отримані диференціюванням пограничних кривих матового скла (1) та молочного скла МС-23 (2). Суцільні лінії – апрок-

симація гаусоїдальними залежностями Висновки Вперше отримані експериментальним шляхом пограничні криві молочного і

матового скла і обчислені на їх основі функції розсіяння лінії є корисними при проектуванні освітлювальних і фотометричних пристроїв різноманітного при-значення, до яких пред'являються підвищені вимоги до рівномірності сформо-ваного поля яскравості.



В подальших роботах планується використати отримані результати при тео-ретичному та експериментальному дослідженні широкоапертурних випроміню-вачів з розсіюючими елементами.


1. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под общ. ред. Панова В. А. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1980. – 742 с.

2. Кононов В.И., Федоровский Л.Д., Дубинский Г.П. Оптические системы построения изо-бражений. – К.: Техніка, 1981. – 134 с.

3. Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред – Минск, 1969. – 591 с. 4. Веревичева М. А., Саприцкий В.И., Столяревская Р.И. и др. Коррекция кремниевых фо-

тометров-компараторов. Ж.: Светотехника. – 1987. – 6. – С. 14-16. Михеенко Л.А, Коваленко А.В. Исследова-ние характеристик рассеивания молочных и матовых стекол. В статье представлены результаты экспери-ментального исследования характеристик рассеяния молочных и матовых стекол, опре-деление их пограничных кривых и функции рассеяния линии.

Miheenko L.A., Kovalenko A.V. Research of the characteristics of dispersion of dairy and ground glasses. In clause the results of an experimental research of the characteristics of dispersion of dairy and matte glasses, definition of their boundary curves and functions of dispersion of a line are submitted.


УДК 535.5:621.38

УНІФІКОВАНИЙ ОПТИКО-МЕХАНІЧНИЙ БЛОК ДЛЯ НАЗЕМНИХ АСТРОНОМІЧНИХ ПРИЛАДІВ

Відьмаченко А.П., Неводовський Є.П., Іванов Ю.С., Головна астрономічна обсерваторія

НАН України, м. Київ, Україна

В статті описано уніфікований оптико-механічний блок для астрономічних приладів. Розглянуто основні блоки модуля, їх призначення та конструктивна реалізація

Вступ В астрономічній практиці основними традиційними приладами для дослі-

джень небесних тіл в оптичному діапазоні є фотометри, спектрометри, поляри-метри та їх комбінації [1, 2]. Але розробка і виготовлення кожного з цих прила-дів є важкою та дорогою задачею, а жорсткі умови для астрономічних приладів виводять їх до розряду унікальних. Водночас узгодження спостережних даних отриманими різними методами на різній апаратурі є окремою дуже складною та проблематичною задачею.

Постановка задачі Для отримання різного виду спостережних даних про небесні об’єкти необ-

хідно щоразу знімати з телескопу один прилад і встановлювати інший. При цьому щоразу виникає необхідність виключати їх електроживлення, а потім



знову виводити нову апаратуру на робочий режим, виконувати оптичне юсти-рування апаратури на телескопі, проводити її тестування і установку початко-вих умов роботи. Все це може займати від 2 до 5-6 годин часу і, наприклад, в короткі літні ночі взагалі не дозволяє проводити спостереження на одному те-лескопі з різною апаратурою протягом однієї ночі. В той же час, для багатьох нестаціонарних об’єктів необхідно отримувати і поляриметричну, і фотометри-чну, і спектральну інформацію практично одночасно з тим, щоб якомога точні-ше побудувати їх теоретичну модель. У зв’язку з цим постає практична необ-хідність в одному оптико-механічному блоці об’єднати якомога ширше коло оптичних і механічних вузлів, швидке введення чи виведення яких на оптичну вісь такого багатофункціонального астрономічного приладу дозволить практи-чно миттєво отримувати на вибір чи фотометричну, чи спектральну, чи проля-риметричну інформацію.

Опис конструкції уніфікованого ОМБ Усі вищеперераховані прилади мають декілька спільних блоків однакового

функціонального призначення. Обов’язковими елементами практично будь-якого приладу для астрономічних спостережень є блок змінних діафрагм, при-стрій контролю положення об’єкта, блок спектральної селекції, блок поляроїд-ного модулятора та реєструючий пристрій [3]. Також бажано мати блок станда-ртизованого опорного джерела світла для контролю за стабільністю приймаль-ного обладнання, прив’язки по довжині хвилі і джерело зі 100% поляризованим світлом. Об’єднавши ці блоки в одному устрої можна отримати своєрідний уніфікований оптико-механічний блок, який в залежності від постановки конк-ретної експериментальної наукової задачі може легко змінювати свою конфігу-рацію (Рис. 1). При цьому інтегральна інструментальна похибка приладу в різ-них режимах буде практично незмінною, може бути добре вивчена, а то і сут-тєво зменшена.

На даний момент ми розробили і розпочали виготовлення астрономічного спектрометра поляриметра (СП) низької спектральної роздільної здатності, за до-помогою якого планується проводити спостереження як точкових, так і протяж-них небесних тіл, що виділятимуться на небі круглими діафрагмами або прямоку-тними щілинами. Частина цього приладу має уніфіковане функціональне призна-чення і тому розробляється нами як окремий оптико-механічний блок (ОМБ), який буде також використаний для таких різнопланових астрономічних приладів як панорамний фільтровий фотометр і панорамний фільтровий поляриметр.

Зупинимося детальніше на кожній складовій частині уніфікованого ОМБ. Блок змінних діафрагм (БЗД) СП призначений для виокремлення деталей на

поверхні протяжного небесного тіла чи окремого точкового об’єкта. Переважно це лінійка або турель з набором діафрагм і щілин різних розмірів і форм. Пове-рхню лінійки, обернену до телескопа, роблять або дзеркальною або чорнять (для зменшення впливу розсіяного світла). Чорніння частіше застосовують для фотометрів, призначених для спостереження точкових обєктів. В такому випад-



ку гідування проводять за допомогою спеціального окремого окуляра-гіда, центр якого жорстко з’єднано з оптичною віссю телескопа. Дзеркальну діафра-гму переважно використовують у фотометрах для спостереження протяжних небесних об’єктів (планети, комети тощо), завдяки чому, наприклад, з’являєть-ся можливість виокремлення окремих деталей диска планети чи частини ядра або хвоста комети. Отвори у лінійці зроблені конусоподібними і з розширенням у бік, протилежний до телескопа; це зменшує вірогідність появи паразитних ефектів взаємодії світлового потоку з тілом діафрагми.

Рисунок 1 – Схема реалізації уніфікованого оптико-механічного блоку. БОСПС – блок опорного спектро-поляриметричного стандарту, БЗД – блок змін-них діафрагм, БФП – блок фазових пластинок, ПКПО – пристрій контролю по-ложення об’єкта, БСС – блок спектральної селекції, РП – реєструючий пристрій.

У нашому випадку блок змінних діафрагм представляє собою поворотну ту-

рель з дзеркальними діафрагмами різного розміру (0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 3.2 мм) та щілинами (0.1х3.5, 0.2х3.5 мм2), яка нахилена на кут 82° до оптичної осі. За-мість однієї із діафрагм передбачено розміщення лінзи поля, що дає можливість проводити ще й панорамні спостереження. Зміна діафрагм здійснюється в ав-томатичному режимі по заданому алгоритму за допомогою крокового двигуна.

Пристрій контролю положення об’єкта (ПКПО) є системою з двох (зовні-шнього та внутрішнього) окулярів, які відповідно, розташовані до та після діа-фрагми. При цьому зовнішній окуляр-гід вмонтовано стаціонарно. Він викорис-товується для пошуку потрібного небесного об’єкта та його постійного гіду-вання відносно вибраної системи відліку (поруч розташованих зірок чи інших деталей протяжного астрономічного тіла). Внутрішній окуляр-гід може вводи-



тися на оптичну вісь та виводитися з неї; він застосовується для епізодичного контролю положення об’єкта в діафрагмі.

У якості приймальної частини зовнішнього телегіда використовується ПЗЗ камера WAT-902H, що виводить на екран монітора зображення площини дзер-кальної діафрагми (щілини), на якій відображається фокальне зображення час-тини небесної сфери.

Блок фазових пластинок (БФП). Одним з основних функціональних вузлів астрономічних поляриметричних приладів є оптичний фазозсуваючий елемент – аналізатор, який являє собою поляризаційний модулятор. В залежності від способу зміни поляризаційної характеристики поляризаційні модулятори поді-ляються на два основні типи. Перший – це модулятори, в яких електричний си-гнал змінює оптичні параметри середовища. Тобто модулятори „електричний сигнал – світло”, принцип дії яких грунтується на зміні анізотропії середовища під дією зовнішнього електричного чи магнітного полів (ефекти Керра, Поккер-са, Фарадея, Катона-Мутона). До переваг цих модуляторів слід віднести відсут-ність механічного приводу та їх безінерційність. Однак ці модулятори на сього-дні ще не дуже надійні і недостатньо ахроматичні. Другий тип – це модулятори „світло – світло”, в яких оптичні параметри змінюються за допомогою механіч-ної переорієнтації поляризаційного елементу. При цьому зміна поляризаційних властивостей відбувається завдяки механічному обертанню поляриметричних елементів (поляризуючих призм, поляроїдів, фазових пластин (ФП) та ін.). [4]

Серед усіх типів фазозсувачів фазові пластинки відрізняються своєю компа-ктністю, простотою конструкції й малим коефіцієнтом поглинання. При дослі-дженні монохроматичного світла звичайно досить використовувати просту плоскопаралельну пластинку необхідної товщини, виготовлену із двоякозалом-люючого матеріалу. Однак виготовити таку ахроматичну пластину, здатну пра-цювати в широкому інтервалі довжин хвиль, дуже складно і дуже дорого [5]. Тому в таких випадках звичайно застосовують ахроматичні елементи здатні працювати з перекриттям, хоча б у двох спектральних інтервалах: синьому і червоному.

У нашому випадку блок фазових пластинок представляє собою рухому конструкцію, яка має три фіксованих положення: два для ахроматичних елеме-нтів на синю та червону ділянки спектра та порожній отвір, який використову-ється у тих випадках, коли при спостереженнях фазова пластинка не потрібна. Обертання ФП здійснюється за допомогою крокового двигуна, який обертає пластинку на 22.50°±0.03° і фіксує її в кожному новому положені на час вибра-ної експозиції. Точність обертання контролюється оптичною автоколімаційною системою.

Блок спектральної селекції (БСС) для фотометра чи фотополяриметра пред-ставляє собою набір світлофільтрів, які визначають робочий спектральний діа-пазон і мають характеристики необхідні для кожної окремої задачі. Тобто ко-жен спостерігач для конкретної експериментальної задачі повинен мати мож-ливість швидко замінювати у поворотній фільтровій турелі пластину з потріб-



ним набором фільтрів. Час такої заміни не повинен перевищувати 10-15 секунд. Зміна фільтрів здійснюється кроковим двигуном згідно заданого алгоритму, а вибір необхідного світлофільтра здійснюється в автоматичному режимі з допо-могою комп’ютера.

Блок опорного спектрополяриметричного стандарту (БОСПС) признача-ється для калібрування приймачів сигналу. Основним елементом цього блоку є лампа із необхідною яскравістю у заданій спектральній області. Лампа повинна давати певну кількість ліній, більш-менш рівномірно розподілених по заданому спектральному діапазону. Жоден хімічний елемент такого набору не дає. Тому для калібровки по довжинах хвиль була розроблена спеціальна спектральна ге-лієво-ртутна лампа. Гелій і ртуть спільно створюють необхідний набір ліній від ультрафіолету до ближньої інфрачервоної області. Однак, оскільки потенціали збудження вибраних хімічних елементів істотно відрізняються, то у загальному об’ємі тліючого розряду вони одночасно горіти не можуть. Для розв’язання цієї проблеми в лампу вмонтовано іонний насос, для вирівнювання різниці концен-трацій іонів між анодом і катодом; крім того, в лампу добавлено буферний газ – аргон. На рис.2 показано експериментально виміряний і розшифрований спектр випромінювання даної лампи.

Рисунок 2 – Спектр гелієво-ртутної лампи на ділянці спектра 0.4 – 1 мкм



Конструктивно лампа представляє собою модифіковану трубку Гейслера. Для підвищення спектральної яскравості розряд йде вздовж оптичної осі.

Для отримання 100% поляризації на вихідне вікно газорозрядної лампи ми поставили поляроїд.

Реєструючий пристрій (РП). В залежності від поставленої задачі і типу ви-браного приладу у якості реєструючого пристрою до уніфікованого оптико-механічного блоку можуть використовуватися точкові (фотоелектронні помно-жувачі, фотодіоди і т.п.) і панорамні (ПЗЗ матриці, лінійки тощо) приймачі сві-тла. Для нашого спектрополяриметра буде використана ПЗЗ матриця з розміром 512х512 пікселів.

Апаратне узгодження уніфікованого оптико-механічного блоку Об’єднавши вище перераховані вузли у єдиному блоці, можна отримати

уніфікований оптико-механічний блок (рис. 3). Додавши до нього необхідну дисперсійну чи поляризаційну частину та відповідний приймач світла, - ми бу-демо мати астрономічний прилад необхідного призначення: фотометр, фотопо-ляриметр, спекрометр чи спектрополяриметр.

Рисунок 3 – Конструкція уніфікованого оптико-механічного блоку



Висновки Створений уніфікований оптико-механічний блок може бути спільним бло-

ком для декількох різних за функціональною ознакою приладів і дозволяє, в за-лежності від конкретно поставленої задачі, досить швидко змінювати конфігу-рацію астрономічного приладу, доповнюючи його поляризуючою чи спектра-льною частинами, або й обома відразу. Отже цей блок дозволяє зменшити ін-струментальні похибки приладу, або зменшити їх відмінності при порівнянні спостережних даних, отриманих від одного об’єкту на різних за функціональ-ною ознакою приладах.

наразі по розроблених кресленях розпочато виготовлення такого блоку. Він буде опробуваний у комбінації із складною дисперсійною призмою, яка одно-часно слугуватиме ще й поляризаційним елементом. У комплексі це буде аст-рономічний низькодисперсний спектрометр поляриметр НСП-1 на спектральну область 370-930 нм, що є предметом подальших наукових досліджень. З його допомогою планується проводити спостереження планет Сонячної системи, їх супутників, астероїдів, комет та зірок.

Література.

1. Відьмаченко А.П., Неводовський П.В., Бардаш О.М. Астрономічний спектрополяриметр для дистанційного вивчення оптичних та фізичних параметрів тіл Сонячної системи // Ві-

сті НТУУ «КПІ». – 2003. – 25. – С. 12-18. 2. Відьмаченко А.П., Делець О.С., Неводовський П.В., Андрук В.М. Цифровий панорамний

поляриметр для дистанційного дослідження оптичних та фізичних параметрів небесних об'єктів // Вісті НТУУ «КПІ». – 2003. – 26. – С. 12-18.

3. Мороженко О.В. Методи і результати дистанційного зондування планетних атмосфер. - Київ: Наукова думка, 2004. – 646 с.

4. ВидьмаченкоА.П., Неводовский Є.П., Неводовский П.В., Модуляторы света для астроно-мических поляриметров // Вісник Астрономічної Школи - 2005. – 1-2. – Т. 5. – С 236-241

5. Кучеров В. А. Многокомпонентные симметрические фазовые пластинки. // Фотометриче-ские и поляриметрические исследования небесных тел. – К: Наукова думка, 1985. – С. 152-160.

Видьмаченко А.П., Неводовский Е.П., Ива-нов Ю.С. Унифицированный оптико-механический блок для наземных астро-номических приборов. В статье описан унифицированный оптико-механический блок для наземных астроно-мических приборов. Рассмотрены основные блоки модуля, их применение и конструк-тивная реализация.

A.P. Vidmachenko, E.P. Nevodovskiy, J.S. Ivanov. The unified optics-mechanical block for surface astronomical devices. In the article, the unified optics-mechanical block for surface astronomical devices is de-scribed. Mainframes of the module, their appli-cation and constructive realization are consid-ered.




УДК 623.4.052.5: 623.4.023.43

О РАССОГЛАСОВАНИИ ВИЗИРНОЙ И ЛОКАЦИОННОЙ ОСЕЙ ЛАЗЕРНОГО ДАЛЬНОМЕРА

Кучеренко О.К., Бойкова Е.В. Национальный технический университет Украины «Киев-

ский политехнический институт», г. Киев, Украина

В работе определены требования к допустимому углу рассогласования визирной оси оп-тической системы наведения и оптической оси канала дальнометрии лазерного дальномера.

Введение Точность согласования визирной оси оптической системы наведения и оп-

тической оси канала дальнометрии является одним из основных факторов, ко-торый приводит к улучшению эксплуатационных характеристик локационных лазерных дальномеров (ЛД). К таким характеристикам,в первую очередь, отно-сятся дальность действия, точность измерения, массогабаритные параметры. Если ось визирного канала не колинеарна по отношению к оси канала дально-метрии, то индикатриса лазерного локатора касается объекта краем, где сила излучения меньше, чем на оси. В этом случае эхо-сигнал, попадающий на фо-топриемник, уменьшается, что вызывает ухудшение указанных ранее парамет-ров ЛД.

Целью статьи является анализ факторов, влияющих на форму индикатрисы излучения лазера, получение формулы, позволяющей оценить требования к уг-ловому рассогласованию визирной и локационной осей, а также численное оп-ределение допустимого углового рассогласования для типичных излучателей и фотоприемников, применяемых в ЛД.

Анализ последних публикаций. Постановка задачи Актуальность решаемой проблемы подтверждается рядом публикаций. Так,

например, в работе [1] предложено несколько способов согласования визирной и локационной осей ЛД. Одним из способов является базирование по отвер-стию прожигаемому лазерным источником в металлической пленке покрываю-щей специально изготовленный цилиндр, являющийся неотъемлемой частью ЛД. В работе [2] рассмотрены особенности построения системы согласования каналов многоканальных приборов, в которых дополнительно к ЛД установле-ны тепловизионный и телевизионный каналы. Основным средством для обес-печения взаимной параллельности осей в этих системах являются вращающие-ся оптические клинья, позволяющие отклонять визирные и оптические оси в небольшом диапазоне углов. Однако, в указанных работах не приводится ана-литических формул, позволяющих определить требования к допустимому углу рассогласования визирного и локационного каналов ЛД.

Для получения необходимых соотношений нами была принята модель, ко-торая иллюстрируется рис. 1.



Пусть лазер имеет индикатрису излучения, определяемую угловой расходи-мостью пучка с силой излучения по центру индикатрисы , а для произ-вольного угла

0θ 0Iθ – . Излучение лазера направляется в сторону объекта, а фак-

тическое направление на объект, определяемое, как видно из рис. 1 углом θI

θ , характеризует угловое рассогласование между осью визирования и локацион-ной осью ЛД. Площадь объекта принимаем постоянной независимо от его по-ложения относительно индикатрисы излучения лазера. На пути прохождении излучения находится атмосфера, накладывающая свои ограничения на процесс локации. Примем, что энергетические характеристики пучка, отраженного от объекта, подчиняются закону распределения Ламберта. Учитывая, что расстоя-ние до объекта велико, будем считать, что пространственно излучатель и фо-топриемник совмещены. Их раздельное положение условно. Зеркальная состав-ляющая отраженного от объекта пучка излучения расположена под углом

L

θ2 по отношению к облучающему объект пучку.

Рисунок 1 – Схема рассогласования осей дальномерного и визуального

каналов Для уменьшения потерь излучения при прохождении через атмосферу дли-

на волны излучения лазера должна быть оптимизирована [3]. Необходимость оптимизации обусловлена сложным механизмом взаимодействия лазерного из-лучения с атмосферой, а также изменением погодных условий в широком диа-пазоне. Если ограничиться только линейными эффектами взаимодействия из-лучения с атмосферой, то интенсивность лазерного излучения в фокальном пятне определяется соотношением

[ ][ ]L

LP

I sabo )(exp)(

)( 2 ααλθ

λ +−≈ ,

где – коэффициент молекулярного поглощения; – коэффициент аэрозоль- аbа sa



ного поглощения и рассеяния; L – длина трассы; ( )θ λ – эффективная расхо-димость лазерного пучка.

8543.0510745.3 να ⋅⋅= −s

где sα измеряется в км-1 , λν /1= – в см-1. Будем считать, что sab αα << . При использовании теории турбулентности Колмогорова в [3] приведено

выражение для эффективной расходимости лазерного пучка по уровню 0,8 от полной дошедшей до объекта мощности излучения:

( ) ( ) ( )[ ] ( ) 2/123/15/623/13/5 331.37/42,4 effoneffon XhCDXhCDК −− ++= λλλθ

где – диаметр излучающей диафрагмы; D K – оптическое качество выходного лазерного пучка, равное отношению реальной расходимости излучения к ее дифракционному пределу; – структурный коэффициент показателя прелом-ления, учитывающий влияние турбулентности; – высота над земной поверх-ностью изучающей апертуры;

2nC

oh( )hhLWX eff /∆= – эффективная длина наклонной

трассы; – реальная длина трассы; L ( )hhW /∆ – поправочный коэффициент.

( ) ( ) ( )

( )( ) ( )( )∫

∫

−−

−

∆−−∆−∆⋅−

−∆−∆−=∆

1

0

3/43/53/14

1

0

3/43/53/4

/11/1/1015.2

/1/1/

dthhttthhhhh

dthhtthhhhW

o

ohhh −=∆ При увеличении λ коэффициент ослабления sα и турбулентное уширение

уменьшаются, в то же время дифракционная расходимость излучения растет. Это является причиной существования оптимального значения длины волны

optλ , которая может быть найдена из условия ( ) 0

22 =

∂∂

+∂∂

λλθ

λα

θ sL

Анализ показывает, что при благоприятных погодных условиях преимуще-ство на стороне коротковолновых лазеров, поскольку их длина волны ближе к оптимальной [3].

Наиболее подходящим средством для изменения диаграммы направленно-сти является двухкомпонентная оптическая система. В работе [4] приведена формула для эквивалентного конфокального параметра выходного пучка в двухкомпонентной оптической системе, состоящей из первого короткофокус-ного (обращенного к лазеру) компонента и второго (выходного) длиннофокус-ного компонента:

2211

22

2 )(4)(4

элаз

элазэ RdfX

fХRR

+−′−∆′

=′ , (1)

где – расстояние между фокальными плоскостями ∆ 1F ′ и компонентов; 2F ′



( ) ( )21

211 2//1 fRfdX элаз ′+′+= 1d; – расстояние от первого компонента до перетяжки

исходного пучка; – конфокальный параметр пучка лазера. элазRАнализ формулы (1) показывает, что минимальная расходимость будет при

, т.е. при использовании телескопической системы. При изменении значе-ния расходимость будет увеличиваться. Причем целесообразно иметь поло-жительное значение

0=∆∆

∆ , т.е. сближать компоненты, т.к. при этом отсутствует виньетирование пучка вторым компонентом. Расфокусировка системы долж-на быть соизмеримой с фокусными расстояниями линз телескопа.

∆

Теоретические положения, которые легли в основу исследований. Для описания индикатрисы излучения лазера используем зависимость [5]

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅−⋅Φ⋅

=

2cos12

22exp2

)(

2

o

oI

θπ

θθ

θ ,

где )(θI – интенсивность излучения в -ом направлении; i Φ – полный поток от излучателя; oθ – расходимость лазерного пучка.

В дальнейшем под углом θ будем понимать угол, который соответствует рассогласованию осей визирного и дальномерного каналов. Введем ряд ограни-чений на параметры лазерного пучка, размер объекта и расстояние до него, ко-торые позволят получить конкретные числовые результаты.

Так, будем считать интенсивность лазерного пучка в плоском угле 10/0θ по-стоянной, учитывая незначительные ее отклонения в этом угловом диапазоне. Телесный угол, соответствующий 10/0θ , равен

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⋅−=Ω

102cos12 o

iθ

π

Площадь объекта найдем из условия, что объект располагается по оси индикатрисы излучения лазера и занимает телесный угол равный

обA

iΩ

2

102cos12 LА o

об ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⋅−=

θπ

При проведении численного моделирования площадь объекта и расстояние от ЛД до плоскости его расположения будем считать неизменными. При этих условиях поток излучения, отраженного ламбертовской поверхностью объекта и попавшего на чувствительную поверхность фотоприемника равен

обаnоб

o

o

п LА

LА

Ф

Ф ττθθ

π

θθ

⋅⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅−⋅

= 2622

2

2

cos

2cos12

22exp

,

где – площадь чувствительной площадки фотоприемника; nA

аτ – коэффициент пропускания атмосферы; обτ – коэффициент серости объекта.



Соотношение сигнал/шум окажется равным

T

обаобn

o

o

I

SLA

LA

Ф

ττθθ

π

θθ

µ

⋅⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅−⋅

=

222

6

2

2

cos

2cos12

22exp

, (2)

где – чувствительность фотоприемника; – темновой ток. S TIЕсли вероятность ошибки принятия сигнала от объекта составляет ,

то должно выполняться отношение сигнал/шум

910−=ошР6=µ .

Численное моделирование и его результаты Численное моделирование по определению допустимого углового рассогла-

сования визирной и локационной осей проводились с применением формулы (2) при 6=µ . В качестве исходных данных для моделирования были взяты па-раметры типичных источника и приемника, применяемых в локационных ЛД. Основные характеристики этих элементов:

- излучатель: лазер LT-8ЕS; энергия импульса ДжW 02.0= ; длина волны из-лучения нм1064=λ ; длительность импульса нс10=τ .

- приемник: фотодиод ЛФДГ-70; чувствительность на длине волны нм1060=λ ; темновой ток . ВтАS /18= AIT

91015 −⋅=Кроме того были приняты следующие значения параметров, входящих в (2) - дальность до объекта ; кмL 20=- диаметр входного зрачка оптической системы фотоприемного устройства

; мD 2102 −⋅=- коэффициент серости объекта 8,0=обτ ; - расходимость излучения мрадо 5=θ . Коэффициент пропускания атмосферы был найден по методу Лангера [6]. В

соответствии с этим методом аτ для окна прозрачности, соответствующего нм1064=λ равен

( ) ( )iiiаik ωωωωτ β >⋅= / ,

где ,ik iβ , – постоянные коэффициенты для соответствующих полос прозрачно-сти; ω – количество осажденной воды, мм; iω – указываемое в таблице значе-ние количества осажденной воды.

Для принятых в расчетах условий: - в ясную погоду в летний период в Киевской области; кмL 20=- – средняя температура атмосферы в июле; КТ 292=- – относительная влажность воздуха 51.0=Vполучим из таблиц значения коэффициентов ;765.0=ik ;134.0=iβ 54=iω . Тогда 7,0=аτ . Рассчитанные в соответствии с формулой (2) значения µ в зависимости от

θ приведены на графике рис. 2.



угл мин60 180⋅

πroot µ θ( ) 6−( ) θ, 0, 0.005,⎡⎣ ⎤⎦⋅ 0.846=

радroot µ θ( ) 6−( ) θ, 0, 0.005,⎡⎣ ⎤⎦ 2.46 10 4−×=

µ 0( ) 41.592=

0 5 .10 5 1 .10 41.5 .10 42 .10 42.5 .10 43 .10 43.5 .10 44 .10 44.5 .10 45 .10 40

10

20

30

40

50

60

µ θ( )

6

θ

µ θ( )

Φ e2−

2 θ⋅θo

⎛⎜⎝

⎞⎠

2⋅

⎡⎢⎣

⎤⎥⎦⋅

2 π2

⋅ 1 cosθo

2⎛⎜⎝

⎞⎠

−⎛⎜⎝

⎞⎠

⋅

cos θ( )( )6⋅

An

L2⋅

Ag

L2⋅ S⋅ 0.72⋅

IT:=

мAg 10:=2

мAg 0.785=площадь объектаAg 2π 1 cosθo

2 10⋅

⎛⎜⎝

⎞⎠

−⎛⎜⎝

⎞⎠

⋅ L2⋅:=2

площадь приемникаAnπ D2⋅

4:=

А/ВтS 20:=мL 2 104⋅:=мD 2 10 2−⋅:=

радθo 0.5 10 3−⋅:=AIT 15 10 9−⋅:=ВтΦ 2 106⋅:=

Рисунок 2 – Изменение отношения с/ш при отклонении оси индикатрисы излучения



Графические зависимости показывают, что для типичных заданных условий отношение сигнал/шум 6=µ может быть достигнуто при максимально возмож-ном угле рассогласования визирной и локационной осей ЛД равном

мрадм 246,0=θ или Приведенная методика позволяет определить ..846,0 минугл мθ для любых возможных значений параметров излучателя, фотоприемника и других факторов, сопровождающих работу ЛД.

Выводы В результате проведенных исследований получено соотношение, позво-

ляющее определить допустимое угловое рассогласование визирного и локаци-онного каналов ЛД для любых возможных значений параметров характери-зующих используемую элементную базу с учетом формы индикатрисы излуче-ния лазера и влияния атмосферы. Как показало численное моделирование для типичных значений параметров, входящих в полученную формулу, максималь-но допустимое угловое рассогласование при 6=µ составило ..846,0 минуглм =θ Дальнейшие исследования в этом направлении будут посвящены разработке методик обеспечения требуемой точности взаимного положения визирной и локационной осей ЛД.

Литература

1. Соловьев Г.Я., Гордиенко В.И., Мазурин И.В., Замосенчук В.Н., Сухомлинов П.А. Сис-темы согласования каналов наблюдения и лазерных дальномеров в комплексированных приборах наблюдения и прицеливания // Вісник НТУУ «КПІ». Серія приладобудування. – 2004. – 27. – С. 55–59.

2. Шемшединов Р.Б. Адаптация в оптико-локационных системах // Оптический журнал. – 2004. – 2. – С. 41–53.

3. Башкин А.С., Безноздрев В.Н., Пирогов Н.А. Об эффективности прохождения излучения различных лазеров через приземную турбулентную атмосферу // Квантовая электроника. – 2003. – 1. – С. 31–36.

4. Климков Ю.М. Прикладная лазерная оптика. – М.: Машиностроение, 1985. – 128 с. 5. Парвулюсов Ю.Б. Проектирование оптико-электронных приборов: Учеб. пособие для

студентов втузов/Ю.Б. Парвулюсов, В.П. Солдатов, Ю.Г. Якушенков; Под общ. ред. Ю.Г. Якушенкова. – М.: Машиностроение, 1990. – 432 с.

6. Хадсон Р. Инфракрасные системы. – М.: Мир, 1972. – 534 с.

Кучеренко О.К., Бойкова Е.В. Про неузго-дженість візирної та локаційної осей лазе-рного далекоміра У роботі визначені вимоги до припустимого кута неузгодженості візирної осі оптичної системи наведення й оптичної осі каналу ви-мірювання дальності лазерного далекоміра.

Kucherenko O.K., Boykova E.V. About the mismatch visual and location axes of the laser range finder The requirements to an allowable corner of mismatch visual and location axes of the laser range finder are determined in the work.



Documents

Методи і системи оптично ...pbf.kpi.ua/old/txt/pbf/Vistnik/33/Part_2.pdf · і від параметрів ОТС (об‘єктива, приймача випромінювання,