Оптические системы 02.10.2014

Оптические системы

Повышение функциональности оптико-электронных приборов - тепловизионных систем, систем дистанционного зондирования Земли, прицельно-навигационных комплексов, медицинских приборов - сопровождается применением оптических систем (ОС) с качеством изображения, близким предельно достижимому уровню. Это усиливает роль стендовых исследований. Необходимость контроля, как единичных систем, так и серийных образцов накладывает на такие стенды одновременно требования максимальной информативности контроля, минимальной погрешности измерений и высокой оперативности. В настоящее время основными критериями оценки качества изображения сложных информационных ОС являются функция рассеяния точки (ФРТ) и функция передачи модуляции (ФПМ). Эти функции качества наиболее полно характеризуют оптическую систему и позволяют оценить ее как самостоятельно, так и в составе прибора. Они несут информацию обо всех аберрациях ОС.

Оптимальный метод контроля должен обеспечивать:

  • Хорошую алгоритмизацию, что позволяет автоматизировать управление стендом, обеспечить программный учет влияния его конструкции, а непосредственно измерения проводить без участия оператора.
  • Минимизацию длительности измерительного цикла. Обеспечения контроля за один прием всего диапазона пространственных частот.
  • Возможность разнести во времени процесс получения первичной информации и процесс ее обработки.

Все перечисленные выше факторы свидетельствуют в пользу методов частотного анализа.

ФРТ или ФРЛ при их цифровой обработке. Эти функции несут информацию сразу обо всех пространственных частотах и могут быть получены за один прием, что существенно сокращает время измерений. Очевидным достоинством данного метода является простота его аппаратной реализации, в том числе и на существующей стендовой базе.

Вне зависимости от аппаратной реализации в основе метода лежит съемка распределения энергии в пятне рассеяния или в изображении тонкой линии. После вычета темнового фона оно нормируется, рассчитываются координаты его энергетического центра, с которым совмещается начало координат. Полученная функция представляет собой набор дискретных значений, взятый через период Т.

Замечание: в настоящее время производительность компьютеров стала такой, что алгоритм преобразования Фурье перестал быть определяющим фактором быстродействия всей системы обработки результатов. Для обеспечения производительности гораздо важнее оптимизация алгоритмов и программной реализации быстрого доступа к пикселям изображения, снимаемого с матричных приемников.

Особенности аппаратной реализации измерительных средств сильно зависят от того, что выбрано в качестве пары тест-объект-анализатор изображения. Если оптическая система установки предусматривает использование коллиматора со слабыми светоэнергетическими характеристиками, например, схему со светоделителем, то целесообразно в качестве тест-объекта использовать раздвижную щель, несмотря на необходимость дополнительных поворотных механизмов для переключения между сечениями. Щелевой тест-объект позволяет использовать в качестве анализатора высокочувствительные, спектральные ПЗС-линейки, пороговая чувствительность которых измеряется фотонами.

С другой стороны, полная информация сразу обо всем пятне рассеяния получается при использовании тест - объекта в виде круглой диафрагмы и матричного анализатора. Такой выбор целесообразнее, если потери энергии в коллиматоре невелики.
Источник: pergam.ru


Теги: техника