Теория и методы проектирования оптических систем Электронная презентация Лекция 7 Компьютерное моделирование оптических систем с различными приемниками. - презентация

1 Теория и методы проектирования оптических систем Электронная презентация Лекция 7 Компьютерное моделирование оптических систем с различными приемниками излучения

2 Видимое излучение Источники света - Солнце - лампы накаливания - галогенные, металлогагогеновые лампы - светодиоды - лазеры и др.

3 Основные фотометрические понятия Величина Энергетическая величина, ед. измер. Световая величина, ед. измер. Длина волныλ, нм Энергия Энергия, Втс Световая энергия, Лмс Плотность энергии Плотность энергии, Втс/м 2 Плотность световой энергии, Лмс/м 2 Мощность Поток, Вт Световой поток, Лм Облученность/ освещенность Облученность, Вт/м 2 Освещенность, Вт/м 2 Излучательная способность/ Светимость Излучательная способность, Вт/ (срм 2 ) Светимость, Лм/(срм 2 ) Интенсивность излучения / Сила света Интенсивность излучения, Вт/ср Сила света, Лм/ср

4 Примерная освещенность На улице (широта Москвы) Безоблачный солнечный день люкс Солнечный день с легкими облаками люкс Пасмурный день люкс Ранее утро 500 люкс Сумерки люкса Белые ночи 0.01 – 0.1 люкса Ясная ночь, полная луна 0,02 люкса Ночь, луна в облаках 0,007 люкса Темная облачная ночь 0,00005 люкса В помещении Помещение без окон 100 – 200 люкс Хорошо освещенное помещение 200 – 1000 люкс

5 Спектральная чувствительность некоторых приемников Кривая видности глаза Характеристика спектральной чувствительности матрицы, оптимизированная по кривой чувствительности глаза Семейство типовых характеристик спектральной чувствительности некоторых ПЗС-матриц фирмы SONY

6 Спектральная чувствительность некоторых приемников

7 Дискретные свойства приемника Фотопленка Светочувствительные коллоидные зерна галогенидов серебра фотопленки В чёрно-белой фотоплёнке обычно один слой серебряных солей. При попадании света и дальнейшей химической обработке соли серебра превращаются в металлическое серебро на плёнке образуются тёмные области, соответствующие светлым областям на отпечатке. Цветная плёнка использует как минимум три слоя. Окрашивающие, адсорбирующие вещества, взаимодействуя с кристаллами серебряных солей, делают кристаллы чувствительными к различным участками спектра. Современные фотоплёнки, такие как Kodacolor II, имеют до 12 слоёв эмульсии и содержат более чем 20 различных веществ в каждом слое. RMS – относительная зернистость, ISO – чувствительность (ГОСТ, DIN) Меньший размер приемника – большее разрешение, меньшая чувствительность

8 Дискретные свойства приемника ПЗС матрицы: Размер пикселя: 1,5 мкм …. 30 мкм (в зависимости от назначения, спектрального диапазона и т.п.) Меньший размер приемника – большее разрешение, меньшая чувствительность Обязательно необходимо учитывать шумы приемника

9 Учет свойств приемника При оценке качества изображающих систем часто используют критерий Найквиста – оценка контраста на частоте N = 1/2d, d – размер пикселя При оценке совместного действия оптической системы и приемника ЧКХ оптической системы с приемником вычисляют как произведение ЧКХ приемника и оптической системы отдельно

10 Моделирование приемников Моделируют дискретные свойства приемника (размер пикселей) Изображение сетки, полученное на приемнике 10 х 10 pix Изображение сетки, полученное на приемнике 20 х 20 pix Изображение сетки, полученное на приемнике 100 х 100 pix

11 Моделирование приемников Для осветительных (неизображающих) оптических систем: Вид светового пятна на приемнике 11 х 11 пикселей Вид светового пятна на приемнике 100 х 100 пикселей В логарифмическом масштабе: