НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-1-22-29
УДК 535.317
АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ВЫБОРА ИСХОДНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ДЛЯ РАСЧЕТА НЕИЗОБРАЖАЮЩИХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Читать статью полностью
Ссылка для цитирования: Анитропов Р.В., Бенитез П., Васильев В.Н., Зайцева А.С., Летуновская М.В., Лившиц И.Л., Стафеев С.К. Анализ особенно-стей выбора исходной оптической схемы для расчета неизображающих оптических систем // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 1. С. 22–29.
Аннотация
Предмет исследования. Представлены результаты исследования и структурного анализа композиции и параметрического синтеза проектируемых изображающих и неизображающих оптических систем. Предпринята попытка применения опыта, накопленного для изображающих систем, при проектировании неизображающих систем в виде адаптации теории композиции для расчета неизображающих систем. Выявлен ряд закономерностей, обеспечивающих более глубокое понимание процесса проектирования неизображающих оптических систем, предложены меры по его оптимизации. Метод. Исследована применимость некоторых положений теории композиции и синтеза оптических систем к проектированию неизображающих оптических систем. Основные положения теории композиции базируются на разделении всех существующих оптических элементов на четыре типа в зависимости от их функционального назначения, что соответствует модульному принципу проектирования. Аналогичные элементы выявлены в неизображающих оптических системах, что позволило адаптировать теорию композиции для их проектирования. Основные результаты. Исследованы общие закономерности проектирования неизображающих и изображающих оптических систем. Произведена классификация систем, элементов, а также технических и обобщенных характеристик изображающих и неизображающих оптических систем, формализованы механизмы поиска исходной оптической схемы посредством структурного и параметрического синтеза неизображающей оптической системы. Выявлены основные элементы, входящие в состав неизображающих систем, проведена их классификация по функциональному назначению: базовые, коррекционные, широкоугольные и светосильные. Определены правила, по которым эти элементы могут формироваться, и их состав: отражающие поверхности; преломляющие, сферические и несферические элементы с полным внутренним отражением. Заложены основы теории композиции неизображающих оптических систем. Проведена апробация предложенной методики на примере расчета осветителя для хирургической комнаты. Получена 3D-модель осветительной оптической системы для хирургической комнаты, состоящая из трех идентичных куполов. Показана высокая энергоэффективность осветителя (92,3%), спроектированного по предлагаемой методике. Практическая значимость. Результаты работы могут найти применение при разработке неизображающих систем различного назначения, например, осветителей, концентраторов и др., и могут обеспечить импортозамещение аналогичных зарубежных устройств. Результаты работы могут быть полезны инженерам, специализирующимся в сфере разработки и (или) эксплуатации неизображающих оптических систем.
Благодарности. Работа выполнена при государственной финансовой поддержке ведущих университетов Российской Федерации (субсидия 074-U01).
Список литературы
1. Летуновская М.В. Методы, модели и инструментальные средства проектирования неизображающих оптических систем с применением поверхностей типа «freeform». Дис. … канд. техн. наук. СПб., 2014. 97 с.
2. Васильев В.Н., Лившиц И.Л., Муромцев Д.И. Основы проектирования экспертных систем компоновки объективов. СПб.: Наука, 2012. 210 с.
3. Русинов М.М. Композиция оптических систем. Л.: Машиностроение, 1989. 383 с.
4. Русинов М.М. Техническая оптика. Л.: Машиностроение, 1979. 488 с.
5. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохо¬ров. М.: Большая российская энциклопедия, 1988. Т. 2. 700 c.
6. Лившиц И.Л., Сальников А.В., Cho U. Выбор исходной системы для расчета объективов // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 11. С. 74–78.
7. Minano J.C., Gonzalez J.C., Benitez P. A high-gain, compact, nonimaging concentrator – RXI // Applied Op-tics. 1995. V. 34. P. 7850–7856.
8. Cvetkovic A., Dross O., Chaves J., Benitez P., Minano J.C., Mohedano R. Etendue-preserving collimators for LED colour mixing // Proceedings of SPIE. 2012. V. 8550. Art. 85502W. doi: 10.1117/12.981211
9. Light Tools. Introductory Tutorial. Optical Research Associates, 2010.
10. Light Tools. Modeling Sources in Light Tools. Optical Research Associates, 2010.
11. Light Tools. Optimization Tutorial. Optical Research Associates, 2010.
12. Benitez P., Minano J.C. Ultrahigh numerical aperture imaging concentrator // Journal of the Optical Society of America A. 1997. V. 14. N 8. P. 1988–1997. doi: 10.1364/JOSAA.14.001988
13. Benitez P., Minano J.C., Blen J., Mohedano R., Chaves J., Dross P., Hermandez M., Falicoff W. Simultane-ous multiple surface optical design method in three dimensions // Optical Engineering. 2004. V. 43. N 7. P. 1489–1502. doi: 10.1117/1.1752918
14. Optical Software, Engineering, and Training by Breault Research (BRO). Bereault research ASAP [Элек-тронный ресурс]. Режим доступа: www.breault.com, свободный. Яз. англ. (дата обращения 02.06.2015)
15. Lighting Software. Application of TracePro [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.lambdares.com/applications, свободный. Яз. англ. (дата обращения 02.06.2015).
16. Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов. Л.: Машиностроение, 1966. 565 с.
