Fattori che bisogna considerare per la progettazione di un sistema ottico vitali

Fattori che bisogna considerare per la progettazione di un sistema ottico vitali

I sistemi ottici sono in ospedali, satelliti e il tuo cellulare. Si incontrano probabilmente decine di sistemi ottici nella vostra vita quotidiana: dallo schermo del tuo computer, al riflettore in lampada della tua cucina, per lo spioncino nella porta anteriore. Tali sistemi hanno molto poco in comune, ma c'è un insieme comune di preoccupazioni che devono essere affrontate nella progettazione di ogni sistema ottico praticabile.

Definire i requisiti

Il primo lavoro di un ingegnere di sistemi ottici consiste nel definire i requisiti di sistema. Questo è il passo più importante; angoli di taglio qui ti perseguiterà più tardi. I requisiti verranno ottenere raffinati e modificati nel progredire del disegno. Definire i requisiti completamente il più presto possibile.

Ad esempio, prendere quello spioncino della porta. Si potrebbe dire che il requisito è per consentire alle persone all'interno per vedere la gente fuori dalla porta. Ma poi una porta di vetro sarebbe la soluzione più semplice. Così il requisito reale iniziale sarebbe qualcosa di simile, "consentire alle persone all'interno di una porta di identificare chiunque nel raggio di 6 piedi di loro porta d'ingresso senza consentendo alla persona di fuori di vedere all'interno."

Vincoli

Uno spioncino è una cosa così semplice--- eppure è progettato per un set specifico di requisiti.

Identificare i vincoli è un'estensione della definizione dei requisiti. Ad esempio, lo spioncino avrebbe un vincolo come, "il sistema deve essere abbastanza piccolo per non compromettere la barriera di fuoco o l'integrità strutturale della porta." Ogni sistema ottico ha un vincolo imperativo: costo. Anche i più costosi sistemi hanno un limite di costo da qualche parte.

I requisiti e vincoli iniziano come idee che l'ingegnere di sistemi ottici si traduce in numeri. Quindi i requisiti per lo spioncino della porta potrebbero essere qualcosa come: "un passivo imaging system abbastanza sensibili per fornire ad alto contrasto sotto la luce da una plafoniera, pesano meno di sei once con un campo di vista circolare di 80 gradi, con una lunghezza totale di sistema di due pollici, un diametro di mezzo un pollici e risoluzione angolare di mezzo grado."

Velocità effettiva

Una delle principali preoccupazioni per la progettazione del sistema è la velocità di trasmissione ottica. È teoricamente possibile costruire un sistema ottico con ottime caratteristiche di formazione immagine, ad esempio, ma uno che non fornire abbastanza luce per l'occhio, film o altro rivelatore. La quantità di luce sarà presente nelle condizioni in cui il sistema funzionerà? Quanto di che sarà la colletta di ottica? Quanto renderà tutto il senso al rilevatore e vengono tradotti in un segnale utilizzabile? Velocità effettiva determinerà il diametro dell'ottica, la sensibilità del rivelatore, il numero di superfici ottiche ed il rivestimento su quelle superfici ottiche.

Funzione di trasferimento di modulazione

La funzione di trasferimento di modulazione o MTF, di un sistema ottico è una misura di quanto bene trasmette tutti i dettagli da all'interno del sistema di fuori del sistema, o viceversa. Esso varia con frequenza spaziale; vale a dire, cambia dipendendo come fine il dettaglio è. Ad esempio, se si guarda a un campo di grano a distanza, vedrete piante verdi spazzolati con soffi d'oro. Quando ci si avvicina si può vedere che l'oro è a causa di una nappa che sporge dalla parte superiore della pianta; ancora più vicino e si vede la nappa è costituita da singole cialde una, e ancora più vicino si vede il piccolo polline sulla superficie dei baccelli. È possibile visualizzare il dettaglio quando sei lontano, perché il tuo occhio non ha un alto sistema multilaterale di negoziazione che abbastanza a quel fine scala spaziale. Come ci si avvicina, i dettagli vengono visualizzati più grandi, e cadono all'interno della regione MTF buona dell'occhio.

Se il metallo con un laser o dettagli di una galassia distante di imaging di saldatura, MTF è importante. MTF è influenzata dalla dimensione dell'ottica, la qualità della superficie di lenti e specchi, la dimensione dei pixel il rivelatore, la velocità di trasmissione..--e altro ancora.

Graffiare la superficie

Ingegneri di sistemi ottici trascorrono le loro carriere di migliorare le loro conoscenze e capacità. Ci sono decine di altre preoccupazioni: quale lunghezza d'onda utilizzerà il sistema e quanto bene sono le lunghezze d'onda differenti inviate attraverso il sistema? È importante per questa applicazione la polarizzazione, e come ne risentirà? Come sarà testato per verificare che funziona il sistema? Come funzionerà il sistema cinque anni da oggi, e come qualcuno può prevederlo? La luce sarà così brillante che può danneggiare il sistema? È il sistema che entra in un ambiente che renderà degradare e come? Anche se questa sintesi vi dà un'idea che cosa consiste il suo lavoro, ci vogliono molti anni per diventare un designer di sistemi ottici competenti.