Faktoren One Must für einen lebensfähigen Optical System Design Betrachten

Optische Systeme sind in Krankenhäusern , Satelliten und ihr Handy. Sie stoßen wahrscheinlich Dutzende von optischen Systemen in Ihrem täglichen Leben : vom Bildschirm des Computers , auf den Reflektor in der Küche Leuchte , um den Spion in der Haustür. Diese Systeme haben sehr wenig gemeinsam , aber es gibt einen gemeinsamen Satz von Bedenken, die bei der Gestaltung eines jeden lebensfähigen optischen Systems angegangen werden müssen . Definieren Sie die Anforderungen

Die erste Aufgabe eines optischen Systems Engineer ist es, die Systemanforderungen zu definieren. Dies ist der wichtigste Schritt ; Abstriche hier finden Sie später verfolgen . Die Anforderungen erhalten raffinierte und modifizierte das Design fortschreitet. Definieren Sie die Anforderungen umfassend so bald wie möglich .

Nehmen wir zum Beispiel , dass die Türspion . Man könnte sagen, die Voraussetzung ist , damit die Menschen im Inneren , um Menschen vor der Tür sehen . Dann aber eine Glastür wäre die einfachste Lösung. Die eigentliche erste Voraussetzung wäre etwas wie, " damit die Menschen in einer Tür zu jeder innerhalb 6 Fuß von der Haustür , ohne dass die Person, von außen nach innen sehen, zu identifizieren. "
Constraints

ein Peephole ist so eine einfache Sache --- es noch auf einen bestimmten Satz von Anforderungen ausgelegt ist.

ob Einschränkungen ist eine Erweiterung der Definition der Anforderungen . Zum Beispiel würde das Guckloch einen Constraint aufweisen , wie " das System ist klein genug, um die strukturelle Integrität oder Feuerbarriere der Tür beeinträchtigt wird . " Jedes optische System eine übergeordnete Einschränkung : Kosten . Selbst die teuersten Systeme haben eine Kostenbegrenzung irgendwo .

Die Anforderungen und Einschränkungen beginnen als Ideen , dass das optische System-Ingenieur übersetzt in Zahlen. " Passiver Abbildungssystem empfindlich genug, um unter hohen Kontrast von Licht von einer Deckenleuchte zu schaffen, mit einem Gewicht von weniger als 6 Unzen mit einem kreisförmigen Sichtfeld von 80 Grad , mit einer Gesamtlänge des Systems : So sind die Anforderungen an die Türspion könnte so etwas wie sein von zwei Zoll , einem Durchmesser von einem halben Zoll , und Winkelauflösung von einem halben Grad . "
Durchsatz

eines der wichtigsten Anliegen für das System Design ist der optische Durchsatz. Es ist theoretisch möglich , ein optisches System mit sehr guten Abbildungseigenschaften zu bauen , zum Beispiel , das aber nicht genug Licht zu liefern ist , um das Auge, Film oder anderen Detektor . Wie viel Licht wird in den Bedingungen, unter denen das System betrieben werden anwesend sein ? Wie viel davon wird die Optik zu sammeln? Wie viel wird es den ganzen Weg zum Detektor zu machen und in ein brauchbares Signal übersetzt werden ? Durchsatz wird der Durchmesser der Optik, die Empfindlichkeit des Detektors , die Anzahl der optischen Oberflächen und die Beschichtung auf diesen optischen Oberflächen zu bestimmen.
Modulation Transfer Function

Der Modulationstransferfunktion oder MTF eines optischen Systems ist ein Maß dafür, wie gut es sendet Informationen aus dem System außerhalb des Systems oder umgekehrt. Sie variiert mit der räumlichen Frequenz; das heißt, ändert es davon ab, wie fein das Detail ist unterschiedlich. Zum Beispiel , wenn Sie bei einem Feld von Mais aus der Ferne betrachten, werden Sie sehen, grünen Pflanzen mit Zügen von Gold gebürstet. Wenn Sie näher man sehen kann aufgrund einer Quaste aus der Spitze der Pflanze hervorstehenden das Gold ist ; noch näher , und Sie sehen die Quaste besteht aus einzelnen grainlike Hülsen gestellt , und noch näher Sie die winzigen Pollen auf der Oberfläche der Schoten zu sehen . Sie können nicht sehen, die Details, wenn Sie weit weg sind , weil Ihr Auge nicht ein MTF hoch genug zu dieser feinen räumlichen Skala haben . Wie Sie näher , die Details erscheinen größer, und sie in den guten MTF Bereich des Auges fällt.

Ob Schweißen von Metall mit einem Laser oder Imaging- Details einer fernen Galaxie ist MTF wichtig. MTF wird durch die Größe der Optik , der Oberflächenqualität der Linsen und Spiegel, die Größe der Pixel auf dem Detektor , beeinflusst den Durchsatz - und mehr
Scratching the Surface
.

Optische Systeme Ingenieure verbringen ihre Karriere , ihr Wissen und Können zu verbessern. Es gibt Dutzende von anderen betrifft: Welche Wellenlänge wird die Systemnutzung und wie gut sind die verschiedenen Wellenlängen durch das System gesendet ? Polarisation ist wichtig für diese Anwendung , und wie wird sie beeinflusst? Wie wird das System getestet werden , um sicherzustellen, das es funktioniert? Wie gut das System funktioniert in fünf Jahren , und wie kann jemand vorhersagen ? Wird das Licht so hell sein, es kann das System beschädigt ? Wird das System geht in eine Umgebung , die machen es abbauen , und wie? Obwohl diese Zusammenfassung gibt Ihnen eine Vorstellung , was der Job mit sich bringt , dauert es viele Jahre, um ein kompetenter optischen Systemen Designer zu werden .