автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Конусные оптические системы

сл

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ ’’КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

п і

V і і

На правах рукопису

* » <• ’ -. •'> .

- і -

УІ1К 535.317.2

ГАРКУШЕВСЬКИЙ Володимир Савич

КОНУСНІ ОПТИЧНІ СИСТЕМИ

Спеціальність 05.11.07 - оптичні та опто електронні прилади

АВТОРЕФЕРАТ

лисертаиії на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Київ - 1996

Лисерталіею в рукопис.

Робота виконана на кзфгдрі фізики Вінницького державного пелагічного інституту.

Науковий керівник вакдидат фізико-математичних каук, доие СМОЛІНСЬКИЙ 6.С.

Офіційні опоненти:

• доктор технічних наук, професор, МОЛОДИК Анатолій Волоі: мировкч.

• каял.фіз —мат.наук. ст.науковий співробітник КРАВЕЦЬ 8&си Григорович.

Провідна організація:

Вінницький сгггихс-мехаяічний завод ” Аерогеоприлад”.

Захист дисертації” вігіухеться ”У.4В 4іІі.Х 1996 р. о Iі». гоо.

на засіданні слеиіалізоаз-їг! ради Л 01.02.14 Національного технічне університету України ’Київський політехнічний інститут" за алі сою:и.Кшв, пр. Перемоги. 37. корп.1

З дисертацією можїіі са;-;аЛомитися в бібліотеці НТУУ ”КПІЯ.

Автореферат розісланий ’.ІіГ".3.^^1996 р.

Відгук на аатореферг.т просимо переслати вченому секретар спеціалізованої ради Л.СІ-С2.14, д.т.н. Гедьману Л.М. за адресо м.Київ, пр. Перемоги, 37, >х:пус 1.

Вчений секретар спеціалізовано; і-глі'

Гельман Л. •

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розпізнавання образів (об’єктів, ситуацій, явищ, або процесів) - чи не одна з самих розповсюджених проблем, яку людині доводиться розв’язувати практично щосекундно від першого до останнього дня своєї свідомої діяльності. Природа озброїла людину досконалим оптичним інструментом

- оком, на внутрішній поверхні якого утворюється зображення, шо сприймається як зоровий образ. П роте можливості ока всетаки обмежені, їх розширяють оптичні припали, основною частиною яких в пристрої (оптичні системи), що перетворюють світловий потік джерела випромінювання у відношенні просторової, кутової густини або створюючи зображення інформації на. деякій площині.

На сучасному етапі розвитку оптики, оптоелектроніки, фото-електроніки, геліотехніки такі системи дають можливість з великою швидкістю дії, максимальною стійкістю до перешкод виконувати функції прийому, передачі, локалізації, перетворення, обробки оптичної інформації.

Враховуючи високу значимість функцій, шо виконуються оптичними системами, до останніх пред’являється суттєва вимога: зображати будь-яку точку простору предметів стигматично, не порушуючи гомоцентричності відбитих, як завгодно широких пучків в межах нескінченно великої області простору предметів. Отримання паралельного пучка на виході прожектора, проектора а відбиваючими поверхнями, утвореними в результаті обертання кривих другого порядку, досягається шляхом використання точкового джерела світлая якомога меншим діаметром, шо в дуже утрудненою технологічною задачею при їх виготовленні. Разом з тим для досягнення якомога більшої величини світлового потоку, шо вилучав точкове джерело, діаметр його му сить бути максимальним, шо веде до збільшення розсіювання відбитих від рефлектора променів. Отримання великих світлових потоків за рахунок збільшення діаметру кулеподібного джерела призводить до зменшення їх направленості.

Аналіз функцій, які виконують лінзові, параболічні, гіперболічні оптичні системи, а також аберацій, притаманних їм, показав, що останні потребують удосконалення в напрямку одночасного збільшення величини світлового потоку і зменшення прн цьому спотворень зображень, що передаються. В зв'язку з цим, а також під тиском багаточисельних практичних проблем, які витікають при розв’язанні задач прийому, передачі, перетворення зо*

бражень, питання створення нових оптичних систем став одним із основних напрямків геометричної оптики.

Мета роботи. Враховуючи вказані проблеми, метою дисертаційної роботи в: а) розробка теорії нових конусних оптичних систем ( перетворень зображень, фронту хвилі, оптико-геометричних параметрів) і їх конструювання та створення; б) розробка експериментальних спеціальних спектрофотометричних установок і методик вимірювання оптичних характеристик конусних систем; в) дослідження і обгрунтування з їх допомогою . характерних фізичних властивостей і принципових особливостей конусних дзеркальних пристроїв.

Наукова новизна. Елементами наукової новизни даної роботи в:

1. Розроблена теорія нових конусних оптичних систем і здійснено порівняльний аналіз її з теорією лінзових, сферичних, параболічних систем.

2. Розроблені і створені на базі конусних відбивачів макети установок: концентратор форсованого променистого нагріву комбінованої геометричної форми; обробки оптичної інформації. Проаналізовані результати їх роботи.

3. Своєрідні конструктивні особливосгіоригінальних експериментальних установок багатофункціонального спектрофотометра, моделюючої автоматизованої системи глибинних режимів. До кожної з них розроблені відповідні методики вимірювання основних оптико-технічних характеристик конусних систем.

4. Виміряно перерозподіл освітленості по полю конусних, параболічних систем і показані їх відмінності.

5. Досліджено зміну тіла яскравості при освітленні конусною оптичною системою у світлорозсіюючих середовищах э натуральних і штучних колоїдів. Показана залежність ступеня послаблення світлового потоку від товщини шару світло-розсіюючого серешовишадля конусних, параболічних віяби-вачів.

6. Розроблена теорія і досліджені повздовжні і поперечні спотворення зображень в конусних оптичних системах.

7. Розроблена методика побудови зображень, а також теорія

перетворення оптичного сигналу в конусних системах. Виявлено факт перетворення полярної системи координат в декартову і навпаки. •

8. Розроблена і досліджена ускладнена конструкція комбінованої конусної системи як зворотніх відбивачів.

На оахист виносяться наступні наукові положення:

1. Конструкції і технічні параметри розроблених установок:

(a) багатофункціонального спектрофотометра;

(b) шзтоматизована моделююча система.

2. Конструкції і технічні можливості макетів пристроїв:

(a) концентратор форсованого променистого нагріву комбінованої геометричної форми;

(b) перетворювач зображень інваріантних до масштабу і повороту.

3. Коректні методики вимірювання освітленості екрану по

полю, а також побудови зображень в конусних оптичних системах. .

4. Значення коефіцієнту послаблення світлового потоку в світлорозсіюючих середовищах залежно від товщини шару і форми відбивача.

5. Перетворення оптичного сигналу конусними системами.

6. Математична модель спотворень зображень в реальних конусних оптичних системах.

7. Оптико-геометричні характеристики лінзових, сферичних, параболічних і конусних систем. Отримання формули залежності величини світлового потоку на виході відбив ача від його апертури.

Практична оначимість роботи. В роботі розроблені і досліджені нові конусні оптичні системи як приймачі, передавачі, перетворювачі оптичної інформації. Розглядається поняття фокусна прлма, і, в зв’язку з цим, пропонуяться в комплексі з ^,

конічними відбивачами використовувати ниткоподібні джерела світла, які дозволяють отримувати більші світлові потоки, ніж на виході лінзових, сферичних, параболічних систем. Конусні системи перетворюють полярну систему координат й декартову і навпаки; при цьому зображення у вигляді прямої лінії перетворюється в коло, прямі нахилені - в параболи.

Розроблені нові конусні оптичні системи можуть успішно використовуватися в пристроях для форсованого променистого нагріву,навігаційних і аерокосмічних системах, для перетворення

зображень інваріантних до масштабу і повороту, в пристроях розпізнавання об’єктів, обробки оптичного зображення, для світлових і оптичних приладів і ін.

Реалізація реоультатів роботи. Результати, отримані в дисертаційній роботі, використані при виконанні науково-дослідних робіт "Исследование оптико-геометрических параметров конструктивных влеиентов и устройств для форсированого лучистого нагрева” (N1820088840), "Разработка макета и исследование устройства обработки оптического изображения” (N80-067910), "Исследование и разработка оптических методов преобразований, инвариантных к масштабу и повороту” (N0031321) Ї втілені в Київському інституті проблем міцності, Вінницькому он-кодиспансері, СКТБ "Квантрон” Вінницького політехнічного інституту, Вінницькій обласній клінічній лікарні ім. М.І.Пирогова, учбовому процесі фізико-математичного факультету ВДПІ.

Апробація роботи. Основний зміст дисертації доповідався і обговорювався на таких наукових нарадах і конференціях:1) Перша Всесоюзна конференція по функціональній оптоелектроніці в обчислювальній техніці і пристроях управління, Тбілісі,

1986 р.; 2) Всесоюзна нарада по оптоелектроніці, Барнаул,

1987 р.;3) Республіканська нарада по оптоелектроніці, Вінниця,

1988 р.; 4) Четверта Всесоюзна нарада по проблемах оптичних сканіруючих пристроїв, вимірювальних приладів на їх основі, Барнаул, 1988р.; 5) Республіканська школа-семінар "Оптика і спектроскопія і їх роль в НТП”, Вінниця, 1988 р.; 6)Респу-бліканський семінар "Оптика і спектроскопія в народному господарстві”, Мелітополь, 1990 р.; 7) Науково-технічна конференція країн Співдружності Незалежних Держав "Контроль і управління в технічних системах”, Вінниця, 1992 р.; 8) Науково-технічна конференція країн Співдружності Незалежних Держав "Вимірювальна техніка в технологічних процесах і конверсії виробництв”, Хмельницький, 1992,1993 рр.; 9) Щорічні наукові конференції кафедр фізики і ЗТД ВДПІ, 1984-1995 рр.

Публікації. По результатах виконаних досліджень опубліковано 23 наукових роботи.

Структура і об’єм дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, п’яти розділів, основних висновків і результатів, переліку використаних літературних джерел із 126 найменування. Загальний об’єм роботи складає 145 сторінок, в тому числі 135 сторінок основного тексту, 45 малюнків, 7 таблипь, 4 фотографій.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Обгрунтована. актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі досліджень, визначені наукова новизна і практична цінність роботи, викладені основні положення, які виносяться на захист, а також описані відомості про апробацію результатів досліджень і структуру дисертації.

Зроблена спробаузагальненнл всіх найновіших результатів як теоретичного так і експериментального характеру дослідження і розробок оптичних систем в нашій країні і за рубежем. Розглянуті аберації лінзових, сферичних, параболічних оптичних систем як передавачів, приймачів, перетворювачів зображення. Обгрунтовується необхідність розробок конструкцій нових конусних оптичних систем, та створення методів, методик для дослідження характеристик, параметрів останніх. Визначені проблеми геометричної оптики і передбачені перспективи створення і дослідження конічних систем.

Розроблена теорія конусних оптичних систем з внутрішньою, зовнішньою дзеркальними поверхнями відбивання. Розглянуто і обгрунтовано поняття фокусна пржма конусних оптичних систем. Осьова точка А суцільним скляним (аксіконом) та внутрішнім дзеркальним конусом перетворюється у відрізок А* А", довжинаякого визначиться (мал.1): для аксікона

Якшо точка А знаходиться в нескінченості (17і = 0) і а = 90е, тоді Л'А" = Ит, тобто така точка перетворюється у висоту пряиого конуса (фокусна пряма).

Питання створення сучасних прожекторів, які б давали змогу отримувати великі світлові потоки з мінімальним розсіюванням, в важливою проблемою світлотехніки. Якшо джерело світла виготовити у вигляді нитки діаметру О певної довжини МК = І, то остання може випромінювати досить значні світлові потоки, величина яких зростав із збільшенням І. Як відбивач використовується дзеркальний (зсередини) конус з кутом розхилу 90*. Світловий потік, шо випромінює бокова поверхня рівнояскравоп» ниткоподібного (циліндричного) джерела світла визначиться:

ли* = [л, -(Лт- ло^ЗгІ (с1*из ■ ч<г) (1)

для дзеркального конуса

Фн = 2гВИІ І яіг^агеіа = 9.87Вйі (3)

Jam0 ' '

Ми. 1: Визначення (зображення осьової тонн А в исіхот (в) та доерсапг аому жовуа (б).

де 1 - довжина джерела; 0 - діаметр його основи; В - яскравість. Джерело світла у вигляді рівнояскравої кулі випромінюв світловий потік: •

' Фк = п3ВП3 = 9.87 ВО3 (4)

Враховуючи те, шо світловий потік на виході параболічної, сферичної, лінзової систем становить відповідно 25%, 18%, 1036 від потоку, шо випромінюв сферичне джерело, рівняння (4) перепишеться:

Фп = 2.47Ш?3 Фсф = 1.78 ВИ2 Фл = 0.98ЛІ?1 (5)

Встановимо залежність світлового потоку Ф на виході конусної, параболічної, сферичної, лінзової оптичних систем від величини кута розсіювання 7. Згідно мал.2 маємо:

при иьому <рп = 120" ірсф = 100° <рл = 70°.

Ь рівнянь (5,6) слідуа:

Фп = 5.7ВЯ Фсф = 4.вДЛ/И*|; Фл = 3.4В£М?| (7)

Для кута розсіювання у = І", згідно рівняння (3) світловий

Мм. 2: 0\жжнкть етгжпото потоіу Ф н» виха$ парлбоїЬшжх, сфержчпжх, ДІВООШЯ оптшшах систем від хутл роосзованвх

потік на виході дзеркального конуса з кутом розхилу 90е визначиться:

♦кон = 2)гBDI ein3 ada - 0.11 BDI (8)

Аналіз (7,8) показує: = 2.2 '= 2.75 = 3.7 при

однакових апертурах систем. При иьоиу освітленість екрану, • розмішеного перпендикулярно осі конусної системи змінюється згідно закону: . '

Е ~ 2xZdZ - xdZ* ^

де Ф - світловий потік, що випромінюв ниткоподібне джерело довжиною dZ, Z - відстань від центру «крену до точки, в якій визначаться освітленість. '

Для сучасної теорії оптичного зображення і застосування оптики для обробки інформації характерно широке використання операційних методів розв’язання задач на основі перетворення Фур’в. Ш методи не тільки озброюють теорію оптичного зображення потужним математичним апаратом, але й дають широкі Можливості для аналогій між оптикою і теоріою зв'язку.

Розглянемо конус з внутрішньою дзеркальною поверхнею, яку математично можна описати виразом:

Z = а — ctg£/*> + у3 (10)

• ' м . , ,

де а - відрізок, шо відтинав поверхня на осі OZ; а - кут розхилу

конуса.

Нехай на таку поверхню вздовж od OZ падав плоска однорідна монохроматична хвиля. В умов ах наближення *тіні" функція віл-

бивання сигналу вія конічної поверхні на, основі (10) опишеться рівнянням:

/к(*,!/) = exp exp (—2j ~ctg| + (11)

Лля порівняння подібна функція вія параболічної дзеркальної поверхні, встановленої вздовж od OZ , виразиться таким рівнянням:

/п(*.у) = exp exp ^-2С12)

де І - відрізок, шо відтинається на od OZ; р - радіус кривизни відбивача.

Перший експоненціальний співмножник як в (11), так і в (12) визначав постійний фазовий зсув. Не означав, шо конусні оптичні системи, так як і параболічні, лінзові, в модуляторами, які змінюють фазу відбитої і відповідно пропущеної хвиль. Другий ‘ спів множник в (12) описує сферичну хвилю, яка сходиться в точці (фокусі), параболічного дзеркала, а в (11) - конусоподібну форму фронту хвилі, шо сходиться на осі конічного відбивача (фокусна пряма).

Особливий інтерес представляв внутрішній прямий дзеркальний конус (а = 20°), для якого фронт відбитої хвилі близько його осі являв собою циліндр, а вихідний сигнал описується рівнянням:

/к(*. У) - exp ¡2jexp + j/3j (13)

Це дав можливість використовувати прямі конічні відбивачі як перетворювачі зображення з полярної системи координат в декартову і навпаки. ' .

Створення і застосування нових оптичних систем, які дозволяють передавати, приймати оптичну інформацію з мінімальними спотвореннями, вимагав досконального теоретичного, практичного аналізу і їх дослідження.

Конусні оптичні системи із геометричними нерівномірностями здійснюють зміну повздовжніх розмірів зображення згідно рівняння: _

С0820

де 6 - кут геометричних нерівномірностей, а - лінійні розміри предмету.

При цьому зміщення зображення вздовж фокусної прямої до вершини, або в протилежну сторону відбувавться по закону:

* = 6tg25 + |[l-tg(45e-i)] (15)

де Ь - відстань від геометричної нерівномірності до осі конуса.

Дослідимо закон перетворення зображення в конусних оптичних системах. Нехай на внутрішню відбиваючу поверхню конуса, попалав оптичний сигнал у вигляді предмета АВ (розташованого на значній відстані від оптичної системи) вздовж осі ОТ, паралельно площині ХОЇ. На внутрішній поверхні відбивача отримаймо зображення у вигляді кривої АКВ, рівняння якої одержимо а результаті розв’язання системи:

де а - відстань від предмета АВ до осі конуса. Маемо:

тобто відрізок АВ перетворюються в гіперболу на поверхні конуса. )

В роботі описані експериментальні установки та методики вимірюв ааня основних оптичних характеристик конусних систем на них. .

Моделююча установка з автоматизованою системою досліджень перерозподілу енергії світлового поля оптичних систем в саітлорозсіюючих середовищах складавться із слідуючих основних систем: І - резервуар для створення моделюючого середовища; II - конусний дзеркальний відбивач з кутом розхилу 90е та ниткоподібним джерелом випромінювання (галогенна лампа типу КГЛ 84В - 1 кВт); III - вимірювальна система, що . . містить оптичний зонд з світловодом, фотоелектронний помно- ; жувач ФЕП-60 із спектральною областю 300-820 нм; IV - реєструюча система, що складається із ЕОМ типу IBM PC/AT 2§6, принтер типу OKI MICROLINE 183; V - система автоматичного управління переміщення оптичного зонду в середині світлороз-сіюючого середовиша, яка включав електричну і кінематичну системи. * • ' ■ •

На мал.З представлена схема установки для досліджень перетворень зображень та їх спотворень конусними оптичними системами. Вона складавться: 1 • оптична лава, 2 - лімб, 3 • конусний відбивач, 4 • фоточутлива плівка, 5 - трансяорант, в - діафрагми,

7 - лінза, 8 - точкойе джерело, 9 - шкала.

Точкове джерело світла 8, розташоване в фокусі лінзи 7, випромінює світловий потік, який за допомогою коліматора 6,7 формуються в паралельний пучок, що попадав на транспораят ;

5. Оптична інформація (предмет) розмішуються на транспор&нті, -

(їв)

Мах. 3: Схем» уст&новт* дхя досюджевм перетворень ообрюсеиь те !х спотворень юнуеккмн сястывмж.

шо може переміщуватися у вертикальному і горизонтальному напрямках і реєструється на шкалі 9. Сформоване паралельними променями зображення предмета поступав на відбиваючу дзеркальну поверхню конуса З і реєструється фотоплівкою 4, яка мав форму циліндра, розміщеного на осі відбивача. За допомогою лімбу 2, механічно з’єднаного а конусом, здійснюється поворот останнього на 360® навколо своєї осі. За допомогою цієї установки досліджується достовірність математичних моделей спотворень зображень (викладених у розділі 2), шо передаються, приймаються за допомогою конусних оптичних систем.

Важливим завданням сучасної оптики в дослідження, пов'язані з розповсюдженням, перерозподілом поля випромінювання електромагнітних хвиль в неоднорідних середовищах (іоносфера, космічна плазма, атмосфера Землі і інших планет, хви-льоводи з неоднорідними заповненнями і т.д.). Враховуючи те, шо як джерело випромінювання використовується нитка довжиною И діаметром О, а відбивачем в конічна дзеркальна поверхня з кутом розхилу 90е, елементарна відбиваюча поверхня якого з віддаленням від вершини змінюється згідно із виразом (9), отримаємо просторову освітленість як інтегральну характеристик світлового поля у вигляді:

ХАФ

г2

(18)

де ту- коефіцієнт, враховуючий долю освітленості, яка залежить від довжини джерела і куп низхідних потоків; X - коефіцієнт, враховуючий розміри конусної системи; ДФ - елементарний потік; 2 - віддаль від центру екрана до його досліджуваної точки.

Мал. 4: Сімейство теоретичних (&) та екперякеяталілях (б) хрквмх £=/(«,»)

В свою чергу, освітленість елементарної ПЛОЩИНИ пocлv бл гається в середовищі згідно експоненціального закону:

В - Еоє-Ї'-а*)' = (»? + £<•-*•> (19)

де Де = ь)/4п, ш - малий тілеский кут, що характеризує розбіжність первинного випромінювання; е - показник послаблення; у - товщина шару середовища.

На малюнку 4а представлено сімейство теоретичних графіків В = }{г, у) і експериментальних (мал.4б) ( у\ < у% < уз < у<).

Дослідження спектрофотометричних характеристик, в тому числі і тіла яскравості, мутних середовищ можуть бути незамінним засобом при вивченні моря і атмосферних явищ, в харчовій промисловості і екологічному аналізі.

Розглянуто конструктивні особливості та принцип дії установок багатофункціонального спектрофотометра та перетворення £ зображення інваріантного до масштабу 1 повороту, які знайшли практичне використання як у медичній практиці, так і в техніці розпізнавання об’єктів.

Робота багатофункціонального комп’ютеризованого спектрофотометра полягав в тому, що пучок монохроматичного випромінювання, необхідної довжини хвилі (встановлгоа електродвигун ЕД 1), сформований ниткоподібним джерелом світла і конічним дзеркальним відбивачем з кутом розхилу 90е , шо

Мал. 5. Схема гомл’ютеряоованаго спектрофотометр».

значно підвищує світлосилу, подається на досліджуваний зразок. Світло після взаємодії Ь зразком інтегрується у вимірювальній порожнині інтегруючої сфери, приймається фотопомно-жувачем (ФЕП), вибраної спектральної області, фіксується цифровим вольтметром В7-21А і у вигляді електричного сигналу поступав на аналого-цифровий перетворювач і далі на ЕОМ.

Суть автоматичного режиму роботи комп’ютеризованого багатофункціонального спектрофотометра полягав в тому, що створюється спеціальна програма для ЕОМ, на основі якої здійснюється керування кроковим двигуном ЕЛІ, який змінює положення в геометричному просторі дифракційної решітки 3, а знь-чить, і довжину хвилі через кожні 10 нм.

Величинасвітлового потоку, що поступає на оптичний вхід інтегруючої сфери б функцією довжини хвилі - максимальна для довжини хвилі 440 нм, мінімальна - для 230 нм. В свою чергу, чутливість ФЕП, відбиваюча здатність сфери, інтенсивність джерела також залежать від довжини хвилі. В зв’язку з цим і деякими іншими причинами, для здійснення можливості вимірювання за допомогою установки абсолютних значень різноманітних оптичних параметрів величину світлового потоку, шо створює система монохроматичного випромінювання І, необхідно

нормувати. У вимірювальну порожнину 8 вводиться порожня кювета 9, двигун ЕЛІ, згідно з програмою, змінюй довжину хвилі, а двигун ЕД2 встановлюв таку ширину щілини 5, шоб покази N ревстругачого прилалу 13 були незмінними для всіх довжин хвиль. Таким чином, встановлюються відповідність ширини шілини певній довжині хвилі, і ия відповідність суворо ВИ-тримувться в подальшій роботі установки (мал.5).

Людське око сприймав зображення за допомогою парних акцепторів - колбочок і паличок, розташованих концентрично, по кільцю. Якщо вважати ”жовту пляму" ока центром - а це джгут нервових закінчень, які передають у людський мозок світлову інформацію, - то рецептори по кільцю розташовані по лінійному закону, а в радіальному напрямку - за логарифмічним законом. З жовтого тіла перелаяться інформація на локальну частину кори головного мозку, при цьому відбувається перетворення декар-тової системи координат в полярну. Аналогічну функцію вико-нуа конусна оптична система, на базі якої розроблений пристрій обробки оптичної інформації, що складається: І - телескопічна оптична система, II - вузол обробки оптичної інформації (дзеркальний конус), III - система виходу (дванадцять гнучких світло-водів), IV - екран.

Зміна розміру предмета, що поступав на оптичний вхід пристрою, відповідав зміщенню зображення на екрані по вертикалі вгору (збільшення) або вниз (зменшення), повороту предмету на вході за годинниковою стрілкою відповідав зміщення зображення в право по горизонталі на екрані і вліво при повороті проти годинникової стрілки.

Отже, пристрій для перетворення зображення інваріантного до масштабу і повороту в аналогом людського ока і поки що виконує функцію технічного зору, а в перспективі може бути моделлю штучного ока.

ОСНОВШ ВИСНОВКИ І РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ.

1. Виконаний порівняльний аналіз лінзових, сферичних, параболічних оптичних елементів як передавачів, приймачів, к' перетворювачів зображення, обгрунтована необхідність пошуку нових оптичних систем. :

2. Розроблената експериментально перевірена теорія нових конусних оптичних систем. Представлені і досліджені основні поняття, закони, положення стосовно нових систем.

3. Досліджені конусні оптичні системи як передавачі, приймачі, перетворювачі оптичної інформації. Розроблена теорія

перетворення плоскої хвилі в конічну, циліндричну і встановлено закон зміни її фронту при цьому.

4. Розроблена та створена комп'ютеризована установка багатофункціонального спектрофотометра э ниткоподібним джерелом світла та дзеркальним конічним відбивачем, шо дав змогу значно збільшити чутливість і світлосилу системи порівняно з існуючими спектрофотометрами.

5. Експериментально перевірено перерозподіл енергії світлового поля конусних систем в залежності від товщини і густини шару світлорозсіюючого середовища, та впливу сторонніх об’єктів на поле тіл а яскравості при моделювані природних середовищ різної дисперсності.

6. Розроблена та створена установка для перетворення 3o6pv ження інваріантного до масштабу і повороту, що е аналогом людського ока і поки що виконує функцію технічного зору.

7. Розроблені і зібрані нові багатоцільові установки: а) моделююча автоматизована для дослідження перерозподілу енергії світлового поля в світлорозсіюючих середовиш&х для конусних систем; б) концентратор форсованого променистого нагріву комбінованої геометричної форми. Для вказаних вимірювальних систем зшропоновані принципово відмінні від відомих коректні методики дослідження оптичних характеристик конусних систем. Для моделюючої установки сконструйована! зібранасистема автоматичного управління і переміщення оптичного зонду в напрямку трьох степенів вільності в середині досліджуваного середовища.

вміст дисертації викладений в 23 роботах.

Основні о них:

1. Смолинский Е.С., Гаркушевский B.C. Передача, прибм и преобразование оптической информации с помощью конусных систем // Фотоэлектроника:Респ.НТ Сб.-Одесса:ОГУ, 1988, N2.-C.82-88.

2. Смолинский Е.С., Гаркушевский B.C. Преобразование поля излучения конусными оптическими системами. // Фотов л ек-троника:Респ.НТ Сб.-Одесса:ОГУ, 1995, N6.-C.82-88.

3. Смолинский Е.С., Гаркушевский B.C. Преобразование изображения в конусных оптических системах и их аберрации. // ФотовлєкгрощжаїРесл.НТ Сб.-Одесса.:ОГУ,1995,Н6.-С.32-38.

4. Заявка на винахід. Пристрій для перетворення зображення/ Гаркушевський B.C., Петрук В.Г., Томчук М.А., Васильківський 1.В., Слободянин А.Л.

5. Смолинский Е.С., Киселёва H.H., Петрук В.Г., Гаркушев-

ский B.C. Разработка макета и исследование устройства обработки оптического изображения // Винница:ВГПИ, 1988.117с. Леи. в ВНТИ Центр 02.08, N80-067910. .

6. Смолинский Е.С., Гаркушевский B.C. Исследование оптикогеометрических параметров конструктивных влементов и устройств для форсированного лучистого нагрева / ВПИ.-Винница, 1982.- 91с. Деп. в ВНТИ Центр, N01820088840.

7. Смолинский Е.С., Киселева H.H., Петрук В.Г., Гаркушевский B.C. Исследование и разработка оптических методов преобразований, инвариантных к масштабу и повороту /ВГПИ.- Винница, 1990.-40с.-Деп.в ВНТИ Центр 01.89; N0031321.

8. Смолинский Е.С., Кожемяко В.П., Иваницкий Б.Г., Гаркушевский B.C. Исследование конусных оптических си-' стем // Тез. докл. респ. совеш-я по оптоел-ке.-Винница: ВПИ,1988.-С.99-101.

9. Смолинский Е.С., Гаркушевский B.C. Преобразование изображения во внешних конусных оптических системах // Измерит. техника в технология, процессах и конверсии производств: Сб.докладов науч.-технич. конф. стран СНГ.-Хмельнипкий: ХТИД992,- С.76-77.

10. Смолинский Е.С., Гаркушевский B.C., Лавренкж В.И., Чор-номаз О.В. Распределение энергии излучения по полю в све-торассеиваюших средах для конусных оптических систем // Контроль и управление в техн. системах: Сб.яоклалов науч.-технич. конф. стран СНГ.-Винница: ВПИ,1992.-С.5-7.

11. Смолинский Е.С., Гаркушевский B.C. Контроль выходных потоков линзовых,сферических, параболических и конусных оптических систем //Контроль и управление в техн. системах: Сб.докладов науч.-технич. конф. стран СНГ.-Винница: ВПИД992.-С.85-87.

12. Смолинский Е.С., Гаркушевский B.C., Лавренкж В.И., Смолинский С.Е. Универсальный компьютеризований спектрофотометр для исследования различных светорассеивающих сред // Вимірюв. та обчислювальна техніка в технологічн.

процесах і конверсії виробництва: Сб.докладов II науч. тех-нич. конф.- Хмельницкий: ХТИ,І993.-С.32-33.

ІЗ. Смолинский Е.С., Домбровский Б.А., ГаркушевскиЙ B.C. Конусные передатчики и приемники изображения // Функ.оптоелектр-ка в выч.техн. и устройствах управ-я: Сб.докл.1 Всесоюэн.конф.-Тбилиси: ГПИД986.-С.262-264:.

Аннотация

ГаркушевскиЙ B.C. Конусные оптические системы. Рукопись

Диссертрдия на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.07. - оптические и оптовлек-тронные системы. НТУУ ” Киевский политехнический институт”. Киев, 1996.

Защищается 23 научных работы и заявка на изобретение, которые содержат разработаную теорию новых конусных оптических систем, а также результаты вксперименальных исследований. Установлено, что конусные отражатели имеют фокусную прямую и преобразуют полярную систему координат в декарто-вую и наоборот. Осуществлено внедрения предложеных новых конусных оптических систем.

Abstract

- Garkushevekiy V.S. Conical optical systems.

Dissertation for the scientific degree of Candidate of Technical Sciences, speciality 05.11.07.- optical and optical-electronic systems. Nar tional Technical University of Ukraine "Kiev Polytechnical Institute”. Kiev, 1996.

23 scientific publications and claim for invention which contain developed theory of new conical optical systems, as well aa the results of experimental studies are to be defended. It is found that conical reflectors have focus line and transform the polar system of coordinates into the Cartesian one and vise versa. The suggested new conical optical systems have been implemented into practice.

Ключові слова:

конусні оптичні системи, перетворювачі зображення, конічні відбивачі.