автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Разработка методов построения гартмановских датчиков волнового фронта на матричных фотоприемниках

На правах рукописи УДК. 520.2+621.397.6

КОНОПЛЁВ Сергей Владимирович,,^^

2 2 ДЕК 2Ш

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ГАРТМАНОВСКИХ ДАТЧИКОВ ВОЛНОВОГО ФРОНТА НА МАТРИЧНЫХ ФОТОПРИЕМНИКАХ

05.11.07 — Оптические и оптико-элекгронные приборы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкг -Петербург 2000

Работа выполнена в Федеральном Государственном Унитарном Предприятии НИИ Телевидения

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор И. А. Коняхин

Руководитель-консультант

доктор технических наук, профессор А.К. Цыцулик

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Э.А. Втричеккс кандидат технических наук, доцент А.С. Толстиков

Ведущая организация: Институт физической оптики .стгики лазеров и информационных оптических систем ВНЦ «ГОИ им. С.И. Вавилова»

Защита диссертации состоится 28 декабря 2000г. в 17 ч. 20 мин. на заседании специализированного совета Д 053.26.01 "Оптические и оптико-электронные приборы" при Санкт-Петербургском государственном институте точной механики и оптики (технический университет) по адресу: 197101 г. Санкт-Петербург, ул. Саблинская, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "<?2" /-/О^гу^^ 2000 г.

Ученый секретарь совета кандидат технических наук, доцент , В.М. Красавцев

ОЗ

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Разработка методов минимизации погрешности схемы измерений координат пятен гартманограммы в датчике волнового фронта является частью крупной научно-технической проблемы достижения потенциальной точности оценки мгновенных состояний волнового фронта, прошедшего через турбулентную атмосферу.

Актуальность работы обусловлена потребностью практики астрономических наблюдений в получении изображений звезд дифракционного качества и предельной звездной величины, определяемых главным зеркалом телескопа. В наземных оптических телескопах качество изображения ограничено искажениями волнового фронта, вносимыми атмосферой.

Потенциальная точность оценки волнового фронта определяется погрешностью, вносимой элементами измерительной системы-датчика волнового фронта. Структура датчика волнового фронта включает; анализатор и систему обработки, формирующую в реальном масштабе времени оценки измерения координат пятен гартманограммы. В работе рассматривается динамический метод Гартмана, реализованный по схеме Гартмапа-Шака. При измерениях по этому методу точность оценки искажений волнового фронта полностью определяется точностью измерений пятен гартманограммы.

Случайных характер фазовых искажений волнового фронта позволяет описать флуктуации пятен гартманограммы в плоскости фотоприемника как случайный процесс, характеристики которого определяются измерительной системой в процессе обучения. Актуальной задачей при анализе случайного процесса флуктуации пятен гартманограммы является разработка адаптивных методов минимизации ошибки измерения координат путем нахождения компромисса между шумовыми и динамическими ее составляющими.

Повышение точности оценки искажений волнового фронта актуально как для анализа атмосферных искажений, так и для задач адаптивной оптики.

Целью работы является разработка методов уменьшения ошибок измерения координат пятен гартманограммы разными путями, в первую очередь:

1. Согласованием спектральной характеристики оптического тракта со спектром опорной звезды и спектральной и свет-сигнальной характеристиками фотоприемника.

2. Согласованием пространственно-временной дискретизации в оптико-электронном тракте с яркостью опорной звезды и с динамикой флуктуации волнового фронта.

Методы исследования. Теоретические исследования оснозаны на теории оценивания в части статистического синтеза по критерию минимума среднеквадратической ошибки при ряде ограничений.

При экспериментальных исследованиях использовался метод статистических испытаний.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Осуществлена совместная оптимизация пространственно-временной дискретизации волнового фронта по критерию минимума среднеквадратической ошибки.

2. Выявлена взаимосвязь между временными и пространственными параметрами дискретизации волнового фронта. Выявлена зависимость оптимальной пространственной дискретизации не только от пространственных параметров волнового фронта, но и от временных, а также зависимость оптимальной кадровой частоты не только от временных параметров, но и от пространственных.

3. Показано, что при оптимальном интервале дискретизации, значение скоростного смаза должно быть равно размеру пятна гартманограммы,

деленному на отношение сигнал/шум в сигнальном пятне, т.е. должно быть много меньше элемента разложения.

4. Осущест влена оптимизация ширины спектрального диапазона по критерию минимума срсднеквадратической ошибки при ограниченном динамическом диапазоне фотопркемника.

5. При оптимальной ширине спектрального диапазона среднеквадратическая ошибка оценки координат зависит от освещешюсти в гогше гартманограммы.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Для повышения точности оценивания координат центров тяжести пятен гартманограммы следует совместно оптимизировать параметры пространственно-времетюй дискретизации волнового фронта диафрагмой Гартмапа-Шатса и временной (покадровой) дискретизации в телевизионной измерительной системе на матричном фотстриемникс.

2. Оптимальное число парциальных пучков зависит не только от пространственных параметров волнового фронта, по и от временных, а оптимальное время кадра зависит не только от временных параметров волнового фронта, но и от пространственных.

3. При оптимальной по критерию минимума среднеквадратической ошибки дискретизации волнового фронта, значение скоростного смаза должно быть равно размеру пятна гартманограммы, деленному на отношение сигнал/шум в сигнальном пятне, т.е. должно быть много меньше элемента разложения.

4. Оптимальный спектральный диапазон при оценке координат пятен гартманограммы должен вычисляться исходя из спектральных характеристик сигнала и фотоприемника, а также с учетом ограниченного динамического диапазона фотоприемника.

Практическая ценность работы.

1.Совместная оптимизация пространственной и временной

дискретизации по критершо минимума среднеквадратической ошибки позволила достичь выигрыша в точности определения координат гартманограммы до 4 раз .

2.Для выбранной ширины полосы пропускания фильтра достигнуто двукратное уменьшение среднеквадратического радиуса сигнального пятна и среднеквадратического значения ошибки измерения координат пятка гартманограммы.

3.Разработана методика адаптации параметров телевизионной измерительной системы к яркости и спектральному классу звезды-ориентира и оцененным на этапе обучения параметрам атмосферных искажений волнового фронта.

Личный вклад автора. Диссертация написана по результатам теоретических исследований и работ по созданию комплекта телевизионного оборудования астрономического применения, выполненных лично автором или при его непосредственном участии. Автором выполнены исследования, определившие защищаемые положения в части разработки метода оптимальной спектральной фильтрации по критершо минимума среднеквадратической ошибки и проведены экспериментальные работы по анализу эффективности применения данного метода. Разработана методика расчета зависимости скоростного смаза от отношение сигнал/шум. Е соавторстве получены зависимости оптимального числа линз в диафрагме Гартмана-Шака и оптимального числа кадров телевизионной измерительной системы.

Реализация результатов работы

Материалы диссертации использованы при разработке комплекта телевизионного оборудования астрономического применения «Рапид», изготовленного по заказу Института Астрономии 1ЖАМ (Мексика), о чем имеется акт внедрения.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

И Научно-технической конференции профессорско-

преподавательского состава СПбГЭТУ (ЛЭТИ) - Санкт-Петербург, 24-5 февраля 2000 г.

Н 55-ой Научно-технической конференции СПбГЭТУ (ЛЭТИ) - Санкт-Петербург, апрель 2000г.

Н Международной конференции «Телевидение : передача и обработка изображений», Санкт-Петербург, 20-22 июня 2000г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работая состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и трех приложений. Работа содержит 102 страницы, включая 12 таблиц и 18 рисунков; список использованных источников содержит 81 наименование.

П КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертационной работы, формулировку цели работы, защищаемых положений, научной новизны и практической ценности полученных результатов.

В Главе 1 дана характеристика проблемы повышения точности измерений пространственно временной структуры волнового фронта,

исследования в рамках построения датчика волнового фронта по схеме Гартмана-Шака, в которой многолинзовый растр Гартмана размещен в

зафокальном отрезке телескопа - см. рис.1, на котором: 1-коллимирующий объектив, 2 - маска Гартмана-Шака, 3 - плоскость гартманограммы, 4 - коллектив, 5 -турель спектральных светофильтров, 6 - проекционный объектив, 7 -затвор, 8 - ЭОП, 9 - объектив МиДшшмммнш^^ i i п

переноса, 10 - блок ПЗС, 11 - Рис.2 Изображение

компьютер, 12 - спецпроцессор, 13 - гартманограммы

процессор, 14 - фреймграббер, 15 - процессор, 16 - монитор.

Ортогональные составляющие смещений центра «тяжести» изображения каждого пятна гартманограммы, обусловленные искажениями волнового фронта в пределах каждой субапертуры растра Гартмана-Шака, в плоскости фотоприемника пропорциональны наклонам волнового фронта (рис.2).

Решение задачи достижения потенциальной точности измерения координат центров тяжести пятен гартманограммы обеспечивается путем оптимизации спектральной фильтрации и пространственно-временной дискретизации волнового фронта.

Глава 2 посвящена разработке метода адаптации спектральной характеристики оптико-элекхронной системы анализатора волнового фронта к яркости и спектральному классу звезды ориентира при ограниченном динамическом диапазоне фотоприемника. Разработанный метод

определяет ширину полосы пропускания A?. и положение ее границ, позволяющей обеспечить точность измерения пятен гартманограммы близкую к потенциальной.

Ошибка координаты центра тяжести шпгна гартманограммы при большом времени кадра определяется шумовой ошибкой и зависит от среднеквадратического радиуса шума pf:

Pt2 J ■>

= 2 ' Р^ -ар1- , (1)

V* S

где y/i - отношение сигнал/шум, зависящее от числа накопленных фотоэлектронов от звезды и фона N и Nb ), ps- среднеквадратический

радиус сигнального пятна; я - коэффициент, учитывающий меньшую локализацию шума у центра светового пятна, чем у полезного сигнала.

Повысить точность измерения координат пятна гартманограммы можно лишь уменьшив размер пятна и увеличив отношение сигнал/шум.

При аппроксимации спектра звезды 5(А.) кривой излучения абсолютно черного тела д ля < Хтах при выборе А^ так, что спектральные плотности на краях диапазона равны, получаем:

Цг\ = Ал , (2)

где у/ - отношение сигнал/шум в плотностях фотонов, ширина

полосы пропускания.

Радиус пятна гартманограммы из-за аберраций увеличивается при расширении спектрального диапазона (рис.3):

ОД 0,3

Рис.3. Зависимость среднеквадратического радиуса сигнального пятна от ширины спектрального диапазона

Для не слишком широкой полосы пропускания имеет место линейная аппроксимация р^ =арт (1+ДДя) (3)

где а-скорость изменения хроматических аберраций при изменении ширины спектрального диапазона,

рзо среднеквадратаческий радиус сигнального пятна, искаженного монохроматическими аберрациями.

Решением уравнения ё(Бш)/(1Дх = 0, с учетом(2) и (3) является А\ = 1 /а, определяющая значение безусловного экстремума ошибки измерения координат при спектральной фильтрации.

Условный экстремум связан с ограниченностью динамического диапазона фотоприемников. Для сигналов звезды и фона, создающих

совместно освещенность на фотоприемнике, превышающую Ео (освещенность насыщения), целесообразно ее уменьшать до значения Ео с помощью сокращения до еще меньших значений Д\, чем безусловный минимум Дхо-

Для реализации максимума отношения сигнал/шум и минимума ошибки измерения координат следует стремится к достижению в формуле (4) знака равенства, оставляя некоторый технологический запас на априорную неопределенность сигналов.

Ео> 1{5(Л) + адИ1)А'(А)<Ы = Е5. (4)

о

где и БьГл) - спектральная плотность мощности звезды-ориентира и фона соответственно, Р(Л) спектральная чувствительность приемника, К(Х.) -спектральная характеристика светофильтра

Сокращение полосы длин волн при измерении координат основано на поиске условного экстремума, который имеет вид

А . _ Л ■ (5)

qr коэффициент усиления телескопа, qG - коэффициент передачи оптического тракта

Зависимость достижимой ошибки измерения координат и оптимальной ширины спектрального диапазона от освещенности в пятне гартманограммы показаны на рис.4. Выражение для шумовой ошибки,

связывающее ее как с отношением сигнал/шум, так и с освещенностью Ео в пятне можно записать как

_ о = Ь_, (6)

= Т к = ЕТ к

где через Р = 4аа и Ь= рЕх (Ех - средняя энергия кванта света) обозначены коэффициенты пропорциональности.

Методика основана на априорном знании освещенности в пятне гартманограммы, соответствующей точке насыщения свет-сигнальной характеристики ЭОП. При значениях освещенностей меньших Е0 (граница линейного участка свет-сигнальной характеристики фотоприемника) ширина спектрального диапазона равна Ах (безусловный экстремум ошибки

Граница линейного участка Граница использоваьпл свкт-сигняльной хяпактепистики метг.гта Анльтпатш

Рис.4. Зависимость ошибки измерения координат и ширины спектрального диапазона от освещенности.

Следует отметить, что при освещенности в пятне гартманограммы, соответствующей нижней границе динамического диапазона, светофильтр нужно исключить из оптической схемы с целью получения максимально широкой полосы пропускания для максимизации отношения сигнал/шум.

При превышении освещенности в пятне порогового значения насыщения, ошибка измерения координат при ограниченной свет-сигналыюй характеристики фотоприемника без перестройки спектральной характеристики соответствует ошибке при А-,."АЧВКС и является постоянной.

Для приближения ошибки к потенциальной границе измерения координат, ширина выделяемого спектрального диапазона должна

становится переменной и тоже определяется как функция А\. При превышении освещенности в пятне гартманограммы значения 10Ео достигается граница эффективного использования метода спектральной фильтрации.

При этом, величина среднею?здратического радиуса сигнального пятна определяется в основном монохроматическими аберрациями.

В Главе 3 осуществлена оптимизация процесса дискретизации волнового фронта по критерию минимума среднеквадратической ошибки измерения координат пятен гзртмапсграммы. Искомый минимум ошибки оценивания волнового фронта достигается путем поиска компромисса между требованием увеличения времени кадра для уменьшения шумовой ошибки и требованием уменьшения времени кадра для уменьшения линейной динамической ошибки е( оценивания процесса (рис.5).

Рис. 5. Зависимость шумовой (1), динамической (2,3) и суммарной ошибки (4,5) от времени кадра без экстраполяции (2,4) и с экстраполяцией (3, 5)

Движение каждого пятна по фоточувствительной поверхности телекамеры может бьпъ представлено в виде гауссовского случайного процесса с нулевым средним, определяемыми на этапе обучения

определяться зависимостью

при этом величина ошибки

Тк

дисперсией ст2^, и интервалом корреляции т. При аппроксимации автокорреляционной функции экспоненциальной К* = а2„ ехр(-|1|/ т ). Суммарная ошибка имеет вид:

Р Рбо ст1у2Тк

Оптимальное время кадра находится путем приравнивания нулю производной от этого выражения по времени тг. Полученное значение с учетом выражения для энергетического отношения сигнал / шум для случайного процесса имеет вид:

гуЗКо _ (8)

Тко

^

Наряду с оптимальным временем кадра, одним из параметров пространственно-временной дискретизации является нормированное отношение величины скоростного смаза к среднеквадратическому радиусу сигнального пятна.

При оптимальном по критерию минимума среднеквадратической ошибки времени кадра, величина скоростного смаза обратно пропорциональна отношению сигнал / шум в сигнальном пятне:

2 Рй%

ш,=

(9).

Это означает, что при оптимальной дискретизации, смаз должен быть существенно меньше размера сигнального пятна, а движение изображения пятна по фотоприемнику должно характеризоваться слитностью траектории. Между количеством фотонов, накопленных в кадре и полученной величиной скоростного смаза существует зависимость, которая формулируется таким образом: величина скоростного смаза обратно пропорциональна корню квадратному из числа фотонов, накопленных за время кадра.

Для общего случая пространственно-временной дискретизации получим выражение для оптимального времени кадра

где Б - диаметр телескопа, г? - интервал пространственной корреляции волнового фронта.

Аналогично получим выражения для оптимального числа линз

пространственно-временной дискретизации волнового фронта по критерию минимума среднеквадратаческой ошибки оценивания пространственно-временного случайного поля при ограничении точности фотонными шумами явилось получение зависимостей для оптимального числа парциальных пучков и оптимального времени кадра. Новым аспектом полученных формул является зависимость оптимальной пространственной дискретизащш не только от пространственных параметров волнового фронта, но и от временных, а также зависимость оптимальной кадровой частоты не только от временных параметров волнового фронта , но и от пространственных.

В Главе 4 изложены результаты разработки методов построения гартмановских датчиков волнового фронта на матричных фотоприемниках .Рассмотрена функциональная схема телевизионной системы измерения искажений волнового фронта (рис.1), реализующая предложенный метод адаптации параметров телевизионной камеры к внешним условиям процесса измерения (яркость и спектральный класс звезды-ориентира, интервал корреляции и радиус корреляции волнового фронта).

Адаптация ширины спектрального диапазона к характеристикам звезды ориентира осуществлялась с помощью светофильтров

(10)

(П)

Результатом осуществленной совместной оптимизации

установленных в турели, В экспериментах использовался набор цветного стекла со спектральными характеристиками, отличными от прямоугольных.

В данной работе для создания диапазона освещенностей использовался выпускаемый серийно коллиматор с оптической насадкой, формирующий задний апертурный угол телескопа. Имитировалось излучение звезд, создающих на входном зрачке телескопа освещенность от 10"2 лк до 10"8 лк. Измерения координат пятен проводились для следующих значений ширины спектрального диапазона: 0,3; 0,12; 0,1 и 0,075 мкм.

Для этого ряда значений определен среднеквадраггический радиус сигнального пятна для различных расстояний от оптической оси. Эксперимент подтвердил уменьшение размера пятна при уменьшении ширины спектрального диапазона. Эта зависимость сохраняется для всех расстояний пятен от оптической оси. Получил экспериментальное подтверждение факт линейного уменьшения радиуса пятна гартманограммы при уменьшении спектрального диапазона (рис.3). При этом выигрыш составил 2 раза при уменьшении ширины спектрального диапазона от 0,3 мкм до 0,15 мкм.

Проведено экспериментальное исследование по предложенной методике адаптации ширины спектрального диапазона к яркости и спектральному классу звезды-ориентира с учетом конечного динамического диапазона фотоприемника. Получены следующие результата. При максимальном усилении ЭОП ЭП-10 (линейный участок усиления света был ограничен входной освещенностью Ео=10~3 лк) и коэффициенте передачи света в схеме Гартмана-Шака в реализованной системе qg_sh=l,2xl0 и коэффициенте усиления телескопа ят =103 для звезды 1т освещенность в пятне гартманограммы 10'2 лк.

Для достижения максимума отношения сигнал/шум и минимума ошибки измерения координат, уменьшение освещенности до точки насыщения Е0 достигается с помощью сокращения ширины спектрального диапазона на порядок по сравнению с исходным 0,3 мкм.

Данная методика опирается на априорные характеристики наблюдаемой звезды. По выбранному светофильтру в соответствии с зависимостью (4) определяется фактическое значение размеров пятна

гартманограммы. С этим размером согласуется эффективный размер зоны накопления в матричном фотоприемнике.

Алгоритм использования избыточной освещенности при оптимальной спектральной фильтрации по критерию минимума СКО приведен на рис 4. Измерения координат пятен, позволили определить шумовую ошибку в отсутствии возмущений волнового фронта. Они показали, что значения ошибки некоррелирозаны, а среднеквадратическое значение для

слабых сигналов по каждой координате (X и У) не превышает 0,3 элемента разрешения дня исходной ширины 0,3мкм и снижается до 0,15 элемента разрешения при ширине 0,075мкм.

Знание экспериментальной зависимости аберрационных искажений от расстояния пятна гарггманограммы до оптической оси позволяет ввести в препроцессор адаптивное пороговое устройство .усташшливающее усиление видеотракта и порог для обеспечения минимума влияния шума в окрестностях пятна, а также учитывается при дальнейшей обработке видеосигнала.

Ш. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработан метод совместной оптимальной пространственно-временной дискретизации волнового фронта и спектральной фильтрации по критерию минимума среднеквадратической ошибки оценки координат пятен гартманограммы.

2.0птимальное число парциальных пучков, образуемых диафрагмой Гартмана-Шака, зависит не только от пространственных параметров волнового фронта, но и от временных, а оптимальное время кадра адаптивной телевизионной измерительной системы зависит не только от временных параметров волнового фронта, но и от пространственных.

3.При оптимальной по критерию среднеквадратической ошибки дискретизации волнового фронта .величина скоростного смаза должна быть обратно пропорциональной отношению сигнал/шум в сигнальном пятне. При этом движение изображения пятна по фотоприемнику должно характеризоваться слитностью траектории.

4. Для оптимальных параметров пространственно-временной

дискретнзации и ширины полосы пропускания оптического фильтра выигрыш в точности определения координат пятен гартманограммы до четырех раз.

5.Оптимальная кадровая частота в системе управления адаптивной оптической системой из-за задержек на считывание зарядового изображения в ГОС увеличивается в два раза, по сравнешпо с системой анализа волнового фронта без управления.

6.Разработан метод оптимальной спектральной фильтрации по критерию минимума среднеквадратическон ошибки при априорно известных характеристиках звезды-ориентира и фотоприемшпса, с учетом нелинейности его свет-сигнальной характеристики.

7.Получена аналитическая зависимость для расчета оптимальной полосы пропускания светофильтра, по яркости, спектральному классу звезды-ориентгфа и спектральной характеристике матричного фотоприемника с ограниченным динамическим диапазоном.

8.Экспериментально достигнут двукратный выигрыш в точности измереты координат пятен гартманограммы путем оптимизации полосы пропускания оптического фильтра.

9.Разработанные методы повышения точности измерения координат пятен гартманограммы практически использованы в комплекте оборудования астрономического применения с увеличенной частотой съема информации (кадровая частота до 200 Гц), используемого для измерения динамики фазовых искажений световых волн методом Гартмана-Шака.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1.Коноплев C.B., Цыцулин А.К. и др. Быстродействующая телевизионная измерительная система для оценки искажений волнового фронта методом Гартмана //Оптический журнал. -2000, -том. 67, N2. -С.113-119.

2.Коноплев C.B., Цыцулин А.К. и др. Быстродействующий ПЗС-датчик искажений волнового фронта //Приборы и техника эксперимента. -2000, N1 .-с.165-166.

3.Коноплев C.B., Цыцулин А.К. и др. Оптическая фильтрация в телевизионной системе измерения координат точечных объектов// Сб. .докл. 4-ой международной конференции "Распознование-99" - Курск: КГТУ, 1999. - с. 222-223

4. Коноплев C.B., Цыцулин А.К. и др. Пространственно-временная дискретизация в быстродействующем телевизионном гартмановском датчике волнового фронта.// Доклады 55-ой научно-технической конференции СПбГЭТУ (ЛЭТИ), Санкт-Петербург, 2000, апрель, с. 62-63.

5.Коноплев C.B. Цыцулин А.К. и др. Оптимизация оптической фильтрации в телевизионных системах измерения координат точечных объектов //Материалы международной конференции "Телевидение: передача и обработка изображений", 2000, Санкт-Петербург, 20 - 22 июня -с.71-72.

6.Коноплев C.B., Цыцулин А.К. и др. "Пространственно-временная дискретизация в быстродействующем телевизионном гартмановском датчике волнового фронта.//Материалы международной конференции "Телевидение: передача и обработка изображения", Санкт-Петербург, 2000, 20-22игоня, с.69-70.

7.Коноплев C.B., Курзенева Е.В., Манцветов A.A., Цыцулин А.К. Выбор типа фотоприемников в телевизионной системе измерения пространственно-временных координат объекга.//Изв. ВУЗОВ, Серия «Радиоэлектроника» - 2001. - Вып.1.

Объём 1 п.л. Тираж 100 экз.

Подписано к печати 15.11. .2000 Печать ризографическая

Отпечатано в Центре распределённых издательских систем, СПб ГИТМО 197101, Санкт-Петербург, ул. Саблинская, 14

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ ВОЛНОВОГО ФРОНТА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ.

1.1 Анализ методов построения датчиков волнового фронта для решения астрономических задач.

1.2 Анализ влияния параметров оптико-электронного тракта гартманов-ского датчика на точность оценивания искажений волнового фронта. 22 1.3. Постановка задач оптимизации параметров оптико-электронного тракта при разработке методов построения датчиков волнового фронта на матричных фотоприемниках.

Глава 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА АДАПТАЦИИ СПЕКТРАЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ АНАЛИЗАТОРА ВОЛНОВОГО ФРОНТА К ЯРКОСТИ И СПЕКТРАЛЬНОМУ КЛАССУ ОПОРНОЙ ЗВЕЗДЫ ПРИ ОГРАНИЧЕННОМ ДИНАМИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ ФОТОПРИЕМНИКА.

2.1. Метод расчета минимальной ошибки измерения координат центра тяжести сигнала от точечного объекта.

2.2. Метод выбора ширины полосы пропускания спектральной характеристики оптико-электронной системы при решении задачи оценивания координат пятен гартманограммы.

2.3. Метод адаптации ширины полосы пропускания светофильтра к изменениям амплитуды сигнала и спектрального класса опорной звезды при ограниченном динамическом диапазоне фотоприемника.

Глава 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АДАПТАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИИ В ГАРТ-МАНОВСКОЙ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЕ АНАЛИЗА ВОЛНОВОГО ФРОНТА К ПРОСТРАНСТВЕННЫМ И ВРЕМЕННЫМ ИНТЕРВАЛАМ КОРРЕЛЯЦИИ ФАЗОВЫХ ИСКАЖЕНИЙ.

3.1. Метод расчета параметров оптимальной временной дискретизации на кадровые временные интервалы при фиксированном числе линз маски Гартмана - Шака.

3.2. Совместная оптимизация параметров пространственной и временной дискретизации телевизионной системы анализа волнового фронта.

3.3. Совместная оптимизация параметров пространственной и временной дискретизации с учетом задержек считывания на матрице ПЗС.

Глава 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ГАРТМАНОВСКИХ ДАТЧИКОВ ВОЛНОВОГО ФРОНТА НА МАТРИЧНЫХ ФОТОПРИЕМНИКАХ.

4.1. Метод построения и порядок функционирования оптико-электронного блока телевизионной системы гартмановского датчика волнового фронта на матричных фотоприемниках.

4.2. Инженерная методика оптимизации параметров пространственно-временной дискретизации и ширины спектральной характеристики оптико-электронного блока.

4.3. Экспериментальная проверка эффективности разработанных методов построения гартмановских датчиков волнового фронта на матричных фотоприемниках.

Данная работа, направленная на применение методов математической статистики при разработке методов построения гартмановских датчиков волнового фронта на матричных фотоприемниках, имеет теоретическую и практическую направленность.

Теоретическая часть связана с оптимизацией параметров входной части проектируемой системы, осуществляющей преобразование оптического изображения в видеосигнал. Рассматриваемый оптико-электронный тракт входит в состав компьютерной телевизионной системы на ПЗС для анализа волнового фронта методом Гартмана-Шака. Компьютерная часть рассматриваемой системы используется не только для управления параметрами видеотракта, но и для вычисления в реальном времени (за время одного элемента) оценки координат пятен гартманограммы в каждом из большой последовательности кадров.

Преобразование сигналов в системе осуществляется последовательно в оптическом звене, телекамере и компьютере. Оптимизация параметров дискретизации волнового фронта, искаженного атмосферными флуктуациями, осуществляется по единому критерию качества, в качестве которого используется критерий минимума среднеквадратической ошибки.

Применение методов математической статистики при проектировании телевизионных измерительных систем для оценки искажений волнового фронта методом Гартмана позволяет оптимизировать их структуру и параметры. При этом практически удается достигать потенциальной помехоустойчивости.

Эффективность применения методов математической статистики обусловлена тем, что реальные сигналы и помехи часто могут моделироваться выборочными функциями случайных процессов. Использование гауссовых моделей сигналов и помех позволяет получить наглядные аналитические результаты, которые не могут быть превзойдены при иных моделях сигналов и помех.

Полученные теоретические результаты по методам построения оптико-электронного тракта компьютерной телевизионной системы были использованы при разработке комплекта телевизионного оборудования астрономического применения.

Актуальность работы состоит в разработке методов минимизации погрешности измерений координат пятен гартманограммы в датчике волнового фронта. Эта задача является частью крупной научно-технической проблемы достижения потенциальной точности оценки мгновенных состояний волнового фронта, прошедшего через турбулентную атмосферу.

Стремление к достижению потенциальной точности оценки обусловлено потребностью практики астрономических наблюдений в получении изображений звезд дифракционного качества и предельной звездной величины, что определяется диаметром главного зеркала телескопа и вопросами создания адаптивной оптической системы. В наземных оптических телескопах качество изображения ограничено кружком рассеяния, размер которого определяется искажениями волнового фронта, вносимыми атмосферой.

Потенциальная точность оценки волнового фронта определяется погрешностью, вносимой элементами измерительной системы - датчика волнового фронта. Структура датчика волнового фронта включает: анализатор и систему обработки, формирующую в реальном масштабе времени оценки. В работе рассматривается динамический метод Гартмана, реализованный по схеме Гартмана-Шака. При измерениях по этому методу точность оценки искажений волнового фронта полностью определяется точностью измерений пространственно-временных координат пятен гартманограммы.

Случайный характер фазовых искажений волнового фронта обуславливает возможность описать флуктуации пятен гартманограммы в плоскости фотоприемника как случайный процесс, характеристики которого определяются измерительной системой в процессе обучения. Актуальной задачей при анализе случайного процесса флуктуаций пятен гартманограммы является разработка методов адаптации переменных параметров измерительной системы к изменяющимся временным и пространственным интервалам корреляции волнового фронта с целью минимизации ошибки измерения координат путем нахождения компромисса между шумовыми и динамическими ее составляющими.

Повышение точности оценки искажений волнового фронта актуально как для анализа атмосферных искажений, так и для задач адаптивной оптики. Различие состоит в разном влиянии задержек считывания изображения на точность оценивания волнового фронта.

Целью работы является разработка методов уменьшения ошибок измерения координат пятен гартманограммы, основанных на:

1 .Согласовании спектральной характеристики оптического тракта со спектром опорной звезды и спектральной и свет-сигнальной характеристикой фотоприемника;

2. Согласовании пространственно-временной дискретизации в оптико-электронном тракте с яркостью опорной звезды и динамикой флуктуаций волнового фронта.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Для повышения точности оценивания координат центров тяжести пятен гартманограммы следует совместно оптимизировать параметры пространственной дискретизации волнового фронта диафрагмой Гартмана-Шака и временной (покадровой) дискретизации в телевизионной измерительной системе на матричном фотоприемнике. 7

2. Оптимальное число парциальных пучков (линз маски Гартмана-Шака) зависит не только от пространственных параметров волнового фронта, но и от временных, а оптимальное время кадра зависит не только от временных параметров волнового фронта, но и от пространственных.

3. При оптимальной по критерию минимума среднеквадратической ошибки дискретизации волнового фронта, значение скоростного смаза должно быть равно размеру пятна гартманограммы, деленному на отношение сигнал/шум в сигнальном пятне, то есть должно быть много меньше элемента разложения.

4. Оптимальный спектральный диапазон при оценке координат пятен гартманограммы должен вычисляться исходя из спектральных характеристик сигнала и фотоприемника с учетом его ограниченного динамического диапазона.

Достоверность защищаемых положений подтверждена экспериментами, данные которых хорошо согласуются с расчётами, а также результатами обсуждения материалов работы на научно-технических конференциях.

Диссертационные исследования проводились в Федеральном Государственном Унитарном Предприятии НИИ Телевидения, г. Санкт-Петербург.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным теоретическим результатом работы можно считать совместную оптимизацию пространственно-временной дискретизации волнового фронта и ширины полосы пропускания светофильтра по критерию минимума среднеквадратической ошибки.

Результаты экспериментальных исследований, выполненные в этой работе, относятся к оптико-электронному тракту датчика волнового фронта, а именно к преобразованию оптического изображения в видеосигнал. В рамках этого исследования рассмотрены вопросы выбора типа фотоприемника на примере сравнительного анализа погрешностей измерения координат множества световых малоразмерных случайно движущихся и флуктуирующих по амплитуде пятен гартманограммы.

Полученные результаты нашли практическое применение при разработке комплекта телевизионного оборудования "Рапид"7, используемого Заказчиком - Мексиканским институтом астрономии - для измерения динамики фазовых искажений световых волн методом Гартмана-Шака в ходе астроклиматических измерений, необходимых для проектирования большого мексиканского телескопа.

Результаты, полученные в процессе выполнения работы, могут быть сформулированы в виде следующих выводов:

1. Разработаны методы совместной оптимальной пространственно-временной дискретизации волнового фронта и спектральной фильтрации по критерию минимума среднеквадратической ошибки оценки координат пятен гартманограммы.

2. Оптимальное число парциальных пучков, образованных диафрагмой Гартмана-Шака зависит не только от пространственных параметров волнового фронта, но и от временных, а оптимальное время кадра адаптивной телевизионной измерительной системы зависит не только от временных параметров волнового фронта, но и от пространственных.

-823. При оптимальной по критерию минимума среднеквадратической ошибки дискретизации волнового фронта значение скоростного смаза должно быть существенно меньше размеров пятна и убывать пропорционально отношению сигнал/шум в сигнальном пятне. Это эквивалентно уменьшению смаза обратно пропорционально квадратному корню из числа накопленных за время кадра фотонов.

4. Для оптимальных параметров пространственно - временной дискретизации и ширины полосы пропускания оптического фильтра выигрыш в точности определения координат пятен гартманограммы до 4 раз.

5. Оптимальная кадровая частота в системе управления адаптивной оптической системой из-за задержек на считывание зарядового изображения в ПЗС-матрице увеличивается в два раза, по сравнению с системой анализа волнового фронта.

6. При большом отношении сигнал/шум наилучшую точность измерения пространственно-временных координат подвижных объектов обеспечивают КМОП-камеры за счет сочетания жесткого растра и отсутствия задержек на считывание, свойственных ПЗС-матрицам.

7. Разработан метод оптимальной спектральной фильтрации по критерию минимума СКО при априорно известных характеристиках звезды-ориентира и фотоприемника, с учетом ограниченного динамического диапазона.

8. Получена аналитическая зависимость для расчета оптимальной полосы пропускания светофильтра по яркости, спектральному классу звезды-ориентира и спектральной характеристике матричного фотоприемника с ограниченным динамическим диапазоном.

9. Экспериментально достигнут двукратный выигрыш в точности измерения координат пятен гартманограммы путем оптимизации полосы пропускания оптического фильтра.

-83

10. Разработанные методы повышения точности измерения координат пятен гартманограммы нашли практическое применение при разработке быстродействующей телевизионной системы на ПЗС с переменными параметрами разложения изображения и максимальной кадровой частотой 200 Гц для анализа волнового фронта.

1. Белкин Н.Д., Касперский В.Б., Сычев В.В. Большой астрономический телескоп России. Концепция создания // Оптический журнал.-1994.-N3.- С. 5

2. Витриченко Э.А., Пушной Л.А. Анализ оптики крупных телескопов // Астрономический циркуляр.-1987.-N1476.-С. 1-3.

3. Адаптивная оптика: Сборник статей / Пер. с англ. под ред. Э.А. Витриченко. М.: Мир.-1980.-456с.

4. Воронцов М.А., Шмальгаузен В.И., Принципы адаптивной оптики. -М.:Наука.-1985.-336с.

5. Троицкий И.И. и др. Адаптация в информационных оптических системах. / Под ред. Н.Д. Устинова-М.: Радио и связь.-1984.-336с.

6. Тараненко В.Г., Шанин О.И. Адаптивная оптика. М.: Радио и связь.-1990.-112с.

7. Воронцов М.А., Корябин A.B., Шмальгаузен В.И. Управляемые оптические системы. -М.: Наука-1988.-272с.

8. Сычев В.В. Расчет адаптивных оптических систем с учетом искажающих факторов // Оптический журнал.-1994.-N3.-С. 79-83.

9. Лукин В.П. Атмосферная адаптивная оптика. Новосибирск: Наука.-1987.-248с.

10. Ю.Буцез C.B., Хисматулин В.Ш. Синтез алгоритма оценивания состояния волнового фронта для адаптивной оптической системы. // Оптика атмосферы-1989. -Т .2. -N2. -С.222-224.

11. П.Буцез C.B., Хисматулин В.Ш. О точности алгоритма оценивания состояния волнового фронта. // Оптика атмосферы.-1989.-Т.2.-N9.-С. 993-994.

12. Проблемы оптического контроля / Витриченко Э.А., Пушной Л.А., Тартаковский В.А. Новосибирск: Наука.-1990-351с.

13. Коронкевич В.П., Ханов В А. Современные лазерные интерферометры. Новосибирск: Наука.-1985.-182с.

14. Балаховская Т.И., Борисенко В.И., Витриченко Э.А. и др. Скоростной метод Гартмана для задач астрономической адаптивной оптики //Докл. АН СССР. 1984. -том.274. -N5. - С. 1057-1061.

15. Бугаенко О.И., Витриченко Э.А., Масленников К.А. Применение метода Гартмана для исследования атмосферных искажений волнового фронта // АН СССР, Ин т косм, исслед., М: - 1983 ( Пр. - 820 ).

16. Буцев С. В., Хисматулин JI. Ш. Оценка точности восстановления волнового фронта адаптивными оптическими системами фазового сопряжения // Опт мех. пром. - 1991. - N10. - С. 3 - 4.

17. Буцев С. В. Результаты оценки качества волнового фронта адаптивной оптической системой фазового сопряжения // Оптический журнал. 1998. - N6. - С. 67-72.

18. Хромов Л.И., Лебедев Н.В., Цыцулин А.К., Куликов А.Н. Твердотельное телевидение. М.: Радио и связь. - 1986. - 184с.

19. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л: Машиностроение. - 1983. - 696с.

20. Мосягин Г.М. и др. Теория оптико-электронных систем. М.: Машиностроение. - 1990. - 432с.

21. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. -М.: Машиностроение 1989. - 360с.

22. Павлов A.B. Оптико-электронные приборы. - М.: Энергия. - 1974.360с.

23. Бутслов М.М., Степанов Б.М., Фанченко С.Д. Электронно-оптические преобразователи и их применение в научных исследованиях. М.: Наука. - 1978. - 431с.

24. Порфирьев Л.Ф. Основы теории преобразования сигналов в оптико-электронных системах. Л.: Машиностроение. - 1989. - 387с.

25. Лебедько Е.Г., Порфирьев Л.Ф., Хайтун Ф.И. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем. Л.Машиностроение.- 1984. 191с.

26. Миловидов В.JI. Фоновые шумы в наземных инфракрасных . телескопах. // Оптический журнал . 2000. - том. 67. N2. - С,90-96.

27. Мартынов Ю. В., Смирнов В. Д. Оптико электронные и телевизионные системы наблюдения астрономических малоконтрастных объектов. // Оптический журнал. - 1997. - том. 64. - N8. - С.10 - 13.

28. Главач A.A., Зубарев Ю.Б., Квиринг Г.Ю. и др. Оптимизация спектрального фильтра в оптическом звене прикладной телевизионной системы. // «Техника средств связи». Серия «Техника телевидения ». 1991. -вып. 3. - С.33-41.

29. Шуба Ю.А, Павлов И.Н, Шеволдин В.А. Выбор формы спектральной характеристики чувствительности оптического прибора. // Оптический журнал . 1999. том. 66. - С. 12 - 16.

30. Вельтищев А.Е. Определение оптимальной формы кривой спектральной чувствительности приемника лучистой энергии. // Изв. АН СССР: Энергетика и автоматика. 1959. - N6. - С.185 - 190.

31. Pouwell R.W. Criteria for perfomance of infrared systems. // J. Opt. Soc. Am., -1960. V 50. - N 7. - P.660-669.

32. Васильев Ю.Н. и др. . Оптимизация спектральной характеристики фотоэлектрического преобразователя лучистой энергии. /У «Вопросы радиоэлектроники», Серия «Техника телевидения». 1969. - вып.З. - С. 4758.

33. Савин Г. А. Оптимизация спектральной чувствительности съемочных систем при дистанционном исследовании Земли. // «Исследование Земли из космоса «. 1983. - N 1. - С. 88 - 92.

34. Валентюк А.Н., Метелица С. И. Оптимальная спектральная фильтрация изображения в присутствии фона. // «Журнал прикладной спектроскопии» . 1983. - N 6. - С.32 - 36.

35. Зубарев Ю. Б., Главач А. А. Выбор характеристик телевизионной камеры спектрозональной селекции. // «Техника средств связи», Серия «Техника телевидения». 1981. - вып.1. - С.52 - 60.

36. Романов А. М. Оптимальный светофильтр в системах обнаружения оптических сигналов. // «Радиотехника и электроника». 1970. - N1. - С. 92 -96.

37. Шуба Ю. А. Оптимальные фильтры при спектральной селекции. // «Оптико механическая промышленность». - 1969. - N6. С.59 - 64.

38. Шуба Ю. А. Оптимизация контрастных оптических фильтров. // «Оптико механическая промышленность». - 1968.-N9.-C. 1-5.

39. W Eldering G.An Iterative Technique for Determining inverse filters // Infrared Phys.-1964.-Vol. 4 ,N 4. P.231.

40. Legault R.R. ,Riordan J.F. Limiting resolution jf low-light-level imaging sensors // Appl.Opt. 1964. - Vol.3, N 6. - P. 735.

41. Kleinhans W.A. Optimum spectral fitering for background-limited infrared system // JOSA. 1965. - Vol. 55, N 1. - P. 104.

42. Раковский Ю.Н., Смирнов А.П. Оптимизация спектрального фильтра как многокритериальная задача // «Оптико механическая промышленность» - 1975. - N 2. - С. 14 - 15.

43. Раковский Ю.Н. О некоторых задачах спектральной селекции. // «Оптико механическая промышленность» - 1971. - N 11. - С. 16-20.

44. Валентюк А.Н., Предуко К.Г. Оптическое изображение при дистанционном наблюдении. Минск: Наука и техника, - 1991. - 359 с.

45. Goetz A.F.H., Herring M. The High Resolution Imaging Spectrometer (HIRIS ) for Eos // IEEE Trans. Geosci. and Remote Sens. 1989, - Vol. 27, N 2. -РД36- 144.

46. Carbari J.F., Darlingtjn E.H., Harris T.J. et al. Ultraviolet and visibleimaging and spectrographic imaging instalment // Appl. Opt. -1994. Vol.33,1. N 19. -P.4201 -4213.

47. Lucey P.G., Williams Т., Mignard M et al. AHI: An airbornt long wave infrared hyperspectral imager // Proc. SPIE. Airborne Reconnaissance XXII. 1998. -Vol. 3431. -C. 36 43.

48. North D, O. An Analysis of s-factors with determain signal / noys discremenation of noryer systems // Pros. IEEE, 1963, V. 51., N 7, P. 1016 1028.

49. Сокольский M.H. Допуски и качество оптического изображения. -Л.: Машиностроение. 1989. - 221с.

50. Мандражи В.П., Рыфтин А.Я. Сравнительный анализ точности определения координат изображений точечных объектов при использовании различных алгоритмов измерений. // «Техника средств связи», Серия «Техника телевидения», 1986. вып.4. - С. 37-43.

51. Иванкин И.П., Пашков Т.Н., Фисенко Т.Ю. и Эвентаве Ю.М. Интерполяционные алгоритмы определения положения центра изображения объекта с помощью ПЗС. // «Техника средств связи», Серия «Техника телевидения». -1986. вып.4. - С. 44-49.

52. Болотин И.А. Потенциальная точность и разрешающая способность телевизионных измерительных систем для измерения угловых координат изображений точечных объектов. // «Техника средств связи», Серия «Техника телевидения». 1986. - вып.2. - С. 40-47.

53. Шаркова Э.В., Хлопин Г.И., Самусенко Н.П. Оценка точности определения координат подвижного источника излучения камерой с матричным фотоприемником. // «Техника средств связи», Серия «Техника телевидения». 1985. вып.5. - С. 18-24.

54. Рыфтин А.Я. Точность определения координат движущихся точечных объектов высокочувствительными телевизионными системами при измерениях по квантованному видеосигналу. // «Техника средств связи», Серия «Техника телевидения». 1984. вып.4. - С. 39-49.

55. Андреев А.Л., Кузнецов В.И., Пашков B.C. Использование метода конечных разностей при обработке сигнала в телевизионном измерителе координат на ПЗС. // «Техника средств связи», Серия «Техника телевидения» .1980. - вып.6. - С. 58-62.

56. Арсеньев A.B., Бордуков Г.С., Голушко М.Н. и др. Цифровая малокадровая телевизионная система на ПЗС для астрономических наблюдений. // «Техника средств связи», Серия «Техника телевидения». -1980. вып. 1. - С. 3-9.

57. Лебедев Н.В. Измерение координат точечного объекта телевизионной камерой на ПЗС. // «Техника средств связи», Серия «Техника телевидения». 1978. - вып.6. - С. 25-34.

58. Вилесов Л.Д. Оптимальное измерение координат изображения источника оптического излучения при наличии априорной неопределенности. // «Техника средств связи», Серия « Техника телевидения». 1985. - вып.1. - С. 31-47.

59. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции: В Зт. / Пер. с англ. под ред. В.И. Тихонова и В.Т. Горяннова. М.: Сов. радио. - 1972. -1977.-Т.1 -3.

60. Маниветов A.A., Курзенева Е.В. Исследование характеристик телевизионных камер, основанных на КМОП технологии. / Материалы международной конференции «Телевидение: передача и обработка изображений»,Санкт-Петербург. - 2000. - 20 - 22июня. - с.77 - 78.

61. Курикша A.A. Квантовая оптика и оптическая локация (статистическая теория). -М.: Сов. радио. 1973. - 134с.

62. Шереметьев А.Г. Статистическая теория лазерной связи. М.: Связь. - 1971. -314с.

63. Манцветов A.A., Цыцулин А.К., Коноплев C.B., Курзенева Е.В. Выбор типа фотоприемника в телевизионной системе измерения пространственных координат объектов. «Известия ВУЗов», серия «Радиоэлектроника». - 2001. - Вып.1. ( находится в печати ).

64. Френке JI. Теория сигналов. / Пер. с англ. под ред. Д.Е. Вакмана. -М.: Сов. радио. 1974. - 344с.

65. Иванов С.А., Зайцев В.П., Цыцулин А.К. Определение интервала дискретизации в ПЗС с учетом внешнего шума. // «Техника средств связи», Серия « Техника телевидения». 1983. - вып.1. - С. 29-36.

66. Хромов Л.И., Цыцулин А.К. Анализ процесса дискретизации сигналов в некоторых системах прикладного телевидения. // «Техника средств связи», Серия « Техника телевидения». 1980. - вып.1. - С. 18-26.

67. Компьютерная оптика . Выпуск 1. Физические основы, i Сборник под ред.Е.П. Велихова и A.M. Прохорова. М. - 1987.

68. Войцехович В.В., Коноплев C.B., Манцветов A.A. , Цыцулин А.К. и др. Быстродействующая телевизионная измерительная система для оценки92искажений волнового фронта методом Гартмана // Оптический журнал. -2000.-N 1. С. 113 - 119.

69. Коноплев C.B., Манцветов A.A., Цыцулин А.К. и др. Быстродействующий ПЗС датчик искажений волнового фронта. // Приборы и техника эксперимента. - 2000. - N1. - с. 165 - 166.

70. Коноплев C.B., Манцветов A.A., Цыцулин А.К. Оптическая фильтрация в телевизионной системе измерения координат точечных объектов. / Сборник докладов 4-ой международной конференции «Распознование 99». - Курск: КГТУ. - 1999. - с.222 - 223.

71. Voitsekhovich V.V. Hartmann test in atmospheric research. // J. Opt. Soc. Am.- 1996-A 13.-P. 1749 1754.

72. ТВ-камера служит для преобразования изображения теста Гартмана, формируемого блоком оптического преобразования, в электрический сигнал, передаваемый параллельно с сигналами синхронизации на спецпроцессор.

73. ТВ-камера построена на основе серийно выпускаемого фирмой SONY матричного ПЗС со строчным переносом форматом 1/3".

74. ТВ-камера включает в себя ЭОП ЭП-10,уд1. ПРИМЕНЕНИЯ РАПИД,сопрягаемый с ПЗС объективом переноса (f=8MM, F 1,3)

75. Усиление видеотракта и ЭОП регулируемое.

76. STITUTO DE ASTRONOMIA OBSERVATORIO ASTRONOMICO NACIONALapartado postal 70-264, cd. universitaria. c. p. 04510 mexico, d1. MEXICp1. Dr. S. Torres, Director1. Jh " j) c \, 2000. .1.STITUTO DE ASTr

77. OBSERVATORIO ASTk NACIONAL APDO. POSTAL 70-2'.;*: C.P 04510 MEXICO, D.F1. Statementof the practical usage of Konoplev's Ph D thesis results

78. Method for the calculation of optimum CCD frame rate and number of Hartmann zones.

79. Method of optical filtering for the increasing of the measurement accuracy.

80. Technique of determining the current system parameters on its training step while adapting it to the turbulence strength and to spectral characteristics of observed star.

81. Dr V. Orlov, Senior Researcher

82. Dr. V. Voitsekhovich, Senior Researcher622 3906 al 3911 616 2601 616 2726 616 14-12 Tax (525 ) 616 0653 Internet: sacad@astroscu.unam.

83. Перевод с английского языка

84. ИНСТИТУТ АСТРОНОМИИ НАЦИОНАЛЬНАЯ АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

85. ПОЧТОВЫЙ ИНДЕКС 70-264, С.Э.Университария С Р. 04510, Мехико

86. Национальный университет Мехико

87. Институт Астрономии Национальная астрономическая обсерватория

88. Почтовый ящик 70-264 04510 Мехико

89. Доктор С. Торрес Директор (подпись) 28 ноября 20001. АКТо практическом применение результатов кандидатской диссертации1. С В. Коноплева

90. Метод расчета оптимальной частоты смены кадров CCD и линз маски Шак-Гартмана.

91. Метод оптической фильтрации для увеличения точность измерений.

92. Методика определения текущей системы параметров на стадии обучения к мере турбулентности и к спектральным характеристикам наблюдаемойзвезды.

93. Доктор В. Войцехович Старший научный сотрудник Доктор В. Орлов Старший научный сотрудник1 5 января 2001 года, Санкт-Петербург Центральное Бюро Переводов ЗНАНИЕ