تبلیغات
باران الکترونیک - پارامترهای مهم در طراحی لنز
چهارشنبه 18 دی 1392  08:12 ب.ظ
نوع مطلب: (لنز (lens) ،) توسط: امیرحسین رستمی

وظیفه­ی اصلی لنز جمع­آوری و کانونی کردن نور می­باشد. متغییرهای مهم در لنزهای تصویر عبارتند از: دریچه، فاصله­ی کانونی، عدد-f، فرمت و تفکیک­پذیری. اکنون به توضیح هر یک از این متغییرها می­پردازیم. دریچه­ی لنز، قطر آن می­باشد. دریچه­ی بزرگ­تر متناظر با لنزهای بزرگ­تر می­باشد و در نتیجه توانایی بیش­تری در جمع آوری نور دارند. اشکال دریچه­ی بزرگ این است که جرمش نیز بیش­تر می­باشد. در حالت کلی در ردیاب­های ستاره بزرگ­ترین لنزی که از محدودیت­های سخت افزاری تجاوز نمی­کند برای بیشینه کردن جمع آوری نور مناسب می باشد و اجازه می­دهد تا ستارگان تاریک با نرخ بیش­تری پردازش شوند. اما طراحی یک سیستم اپتیکی با دریچه­ی خیلی بزرگ مشکل می­باشد. میدان دید چنین سیستم­هایی به اندازه­ی کافی پهن نمی­باشد. دریچه­ی بزرگ­تر باعث FOV باریک­تر می­شود. پایگاه داده­ی ستاره خیلی بزرگ می شود که در نتیجه­ی آن شناسایی ستاره خیلی پیچیده می­شود و معمولاً به تجهیزات بیشتری نیاز می­باشد.

فاصله­ی کانونی لنز، فاصله­ی بین لنز و مکان تصویر کانونی شده می­باشد. فاصله­های کانونی بلندتر متناظر با بزرگ نمایی بیش­تر و میدان­های دید باریک­تر می باشند. فاصله­ی کانونی و میدان دید لنز و صفحه­ی تصویر با رابطه­ی زیر به هم مرتبط می شوند:

کهw عرض تصویر و f فاصله­ی کانونی می باشد. عدد-f  یک لنز یا نسبت کانونی، نسبت فاصله­ی کانونی لنز به گشودگی آن می­باشد. عدد-f کوچک­تر متناظر با توانایی بیش­تر لنز در جذب نور می­باشد. با دو برابر شدن عدد-f نور با ضریب 4 کاهش می­یابد. عدد-f کوچک­تر نیاز به تنظیم دقیق­تر برای کانونی شدن دارد در حالی که لنز با عدد-f بزرگ­تر راحت­تر کانونی می­شود.

وقتی که سخت افزار اپتیکی و تصویر برداری مناسب را انتخاب می­کنیم، برای تطبیق این دو زیر سیستم با یکدیگر، فرمت لنز و تفکیک­پذیری حسگر تصویر عوامل مهمی هستند که باید در نظر گرفته شوند. اندازه­ی صفحه­ی تصویرگر، اندازه­ی لازم فرمت لنز را دیکته می­کند و برعکس. برای مثال یک حسگر با  فرمت اپتیکی1/4 اینچ که متناظر با قطر تقریباً mm 4 است باید با لنزی با فرمت 1/4 جفت شود. تفکیک پذیری لنز باید با تفکیک پذیری حسگر تطبیق داشته باشد. برای مثال یک حسگر با پیکسل­های به عرض 5 میکرون باید با یک لنز که می­تواند ویژگی­های با عرض 5 میکرون را حل کند، تطبیق داده شود. تطبیق نامناسب زیر سیستمهای اپتیکی و تصویر برداری می­تواند سبب تصویر تار شود و در نتیجه اطلاعات وضعیت غیر دقیق می­شود.

سه نوع لنز شامل پین هول، لنز تکی و لنز دوگانه در نظر گرفته شده است. خصوصیات هر لنز در جدول زیر نشان داده شده است.

مدل پین هول ساده و ارزان می­باشد اما نیازمندی­های عملکرد را در چرخش برای ستارگان تاریک برآورده نمی سازد. لنز تکی نیازمندی­های عملکرد را برآورده می­سازد اما به دلیل خم کردن نور عبوری از لنز دارای مشکل می باشد که سبب انحنای میدان می­شود.

وقتی که نوری وارد لنز می شود، شکسته می شود و تمام نوری که عمود بر لنز وارد می­شوند در نقطه­ی کانونی لنز، کانونی می­شوند. نوری که با زاویه نسبت به خط عمود بر لنز وارد می شود به نقطه­ای در فاصله­ای برابر با فاصله­ی کانونی، کانونی می­شود اما به دلیل آفست زاویه، این نقطه در یک خط با صفحه­ی تصویر نیست در نتیجه نورهایی که در هر زاویه­ای غیر از زاویه­ی عمود بر لنز وارد لنز می شوند به صفحه تصویر منحنی نگاشت می­شوند. به این معناست که ستارگان بسته به جایی که روی حسگر قرار می­گیرند، بزرگ­تر یا کوچک­تر ظاهر می­شوند.

یک سیستم با لنز دوگانه می­تواند برای حذف منحنی میدان مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال یک لنز گوسین دوگانه نورهای غیر عمود را با زاویه­ای مناسب منکسر می­کند که در نتیجه­ی آن تمام نور روی صفحه­ی تصویر تخت کانونی می­شود که در نتیحه از اعوجاج ستاره­­ای جلوگیری می کند. در جدول زیر خلاصه­ی مقایسه­ی انواع لنز­ها آورده شده است.


نظرات()   
   
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
آخرین پست ها