НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МОСКОВСКИЙ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ» Кафедра Физики им. В. А. Фабриканта. ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Тема: «Исследование характеристик оптико- электронной системы регистрации изображения на основе широкопольного зеркально-линзового объектива» Выполнила Борькина Мария Владимировна Научный руководитель проекта Соколов Андрей Леонидович Научный руководитель проекта от предприятия Горчаковский Сергей Николаевич Место выполнения проекта: ОАО «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения»

Объект исследования: Комбинация широкоугольного светосильного объектива и многоэлементного фотоприёмника, работающего в видимом диапазоне спектра. Цель работы: Является получение выходных характеристик оптико- электронного модуля соответствующим условием технического задания. Задачи работы - Исследовать характеристики объектива: фокусное расстояние, задний фокальный отрезок, оценка качества изображения. Актуальность работы: Состоит в создании широкопольных ( до десятков квадратных градусов), высокопроизводительных оптоэлектронных комплексов мониторинга неба с применением таких фотоприемников в комплекте со светосильными высокоразрешающими оптическими системами. Борькина Мария Владимировна 2

Описание и технические характеристики испытуемого объектива Характеристики Значение Световой диаметр 250 мм Фокусное расстояние 410 мм Основной спектральный 0, 45 – 0, 85 диапазон мкм Угловой диаметр 10° плоского поля зрения Линейный размер 71 мм плоского поля зрения Не менее Задний отрезок 45 мм Оптическая схема объектива: 1– апертурная диафрагма; 2, 3 – афокальный не Дисторсия корректор; 4, 5 – линза № 2; 6 – главное зеркало; более 0, 5% 7 – вторичное зеркало; 8, 9, 10 – корректор фокуса; 11, 12 – окно детектора; 13 – детоктор Относительное отверстие 1: 1, 64 Борькина Мария Владимировна 3

Схема экспериментального стенда Схема рабочего места: 1 - источник излучения, 2 - микрообъектив, 3 – точечный источник, 4 – коллиматор, 5 – испытуемый объектив, 6 – микроскоп, 7 – стол на пневмоопорах. Борькина Мария Владимировна 4

Измерение технических характеристик объектива Полученные результаты. Наименование Номинальное значение Фактическое значение параметра Эквивалентное (412, 8± 4, 1) мм 412, 86 мм фокусное расстояние Задний фокальный 45 мм 44, 49 мм отрезок Разрешающая способность: ω=0° 0, 60″ 0, 90″ ω=± 5° 0, 92″ 1, 03″ Борькина Мария Владимировна 5

Фотоприёмное устройство (вид спереди): Фотоприёмное устройство (вид сбоку): 1 – присоединительный фланец ФПУ; 2 – ПЗС 1 – присоединительный фланец; 2 – ПЗС матрица; 3 – точки 1. 1 – 3. 4, точки, в которых L – расстояние от плоскости приемника до производятся контрольные замеры. посадочного фланца. Борькина Мария Владимировна 6

Результаты измерений глубины залегания матрицы График условного положения матрицы в меридиональной плоскости. График условного положения Угол наклона матрицы относительно матрицы в сагиттальной плоскости посадочного фланца: α = 34’ 18’’ ; Где М – положение матрицы в Расстояние от фланца до матрицы по фотоприемнике. центру (на оптической оси): Lц = 23, 56 мм. Борькина Мария Владимировна 7

Прокладное кольцо Борькина Мария Владимировна 8

Оптико-электронная система (сборка) 1 – посадочный фланец испытуемого объектива; 2 – прокладное кольцо; 3 – посадочный фланец фотоприёмника; 4 – задняя фокальная плоскость объектива. Борькина Мария Владимировна 9

Оценка качества изображения в оптико-электронной системе на экспериментальном стенде Схема рабочего места: 1 -фокусировочный узел, 2 – коллиматор, 3 – испытуемый объектив, 4 – фотоприёмник; 5 – стол на пневмоопорах расчетные значения разрешающей способности объектива Разрешение модуля Расчетное значение объектива «объектив-камера» ω=0° 0, 60″ 0, 90″ 11, 50″ ω=± 3° 0, 92″ 1, 03″ 23, 00″ Борькина Мария Владимировна 10

Изображение точечного источника, полученное на матрице ФПУ а), в) Размер изображения (в котором сконцентрирована основная доля энергии) составляет 2 х2 пиксел (± 3 °) на краях поля зрения испытуемой системы составляет 48 х48 мкм; б) Размер изображения (в котором сконцентрирована основная доля энергии) составляет 1 х1 пиксел (0°) в центре поля зрения испытуемой системы составляет 24 х24 мкм. Борькина Мария Владимировна 11

Оценка качества изображения в оптико- электронной системе на объекте эксплуатации Общий вид Алтайского оптико-лазерного центра. Башня с телескопами. Борькина Мария Владимировна 12

Изображение звездного неба, полученное с помощью оптико-электронной системы Изображение звездного неба на матрице ФПУ: а, в – изображение полученное на крах поля зрения; б – изображение полученное в центре поля зрения. Общий вид звездного неба Борькина Мария Владимировна 13

Подведение итогов Создан экспериментальный стенд: • Определены технические характеристики испытуемого объектива: фокусное расстояние – 412, 86 мм, задний фокальный отрезок – 44, 99 мм и качество изображения: ω=0° - 11, 50″; ω=± 3° - 23, 00″; • Определено положение матрицы относительно посадочного фланца фотоприемника; • Рассчитано и сконструировано клиновидное прокладное кольцо; • Осуществлена стыковка объектива с фотоприёмником при помощи прокладного кольца. С помощью созданной оптико-электронной системы получены изображения объектов с высокой точностью в соответствии с требованиями технического задания. Борькина Мария Владимировна 14

Спасибо за внимание! Борькина Мария Владимировна 15