Factoren die men moet overwegen voor een levensvatbare Optical System Design

optische systemen zijn in ziekenhuizen , satellieten en uw mobiele telefoon . Je tegenkomt waarschijnlijk tientallen optische systemen in je dagelijkse leven : van het scherm van uw computer , om de reflector in uw keuken lamp, om het kijkgaatje in uw voordeur . Deze systemen hebben weinig gemeen , maar er is een aantal gemeenschappelijke problemen die in het ontwerp van elk levensvatbaar optische systeem moet worden aangepakt . Definieer de eisen

De eerste taak van een optische systemen engineer is om de systeemvereisten te definiëren . Dit is de belangrijkste stap ; kantjes hier zal je later achtervolgen . De eisen zullen krijgen verfijnd en aangepast als het ontwerp vordert. Definieer de eisen uitvoerig zo snel mogelijk .

Neem bijvoorbeeld die deur kijkgaatje . Je zou kunnen zeggen dat de eis is om mensen binnen om mensen buiten de deur . Maar dan een glazen deur zou de eenvoudigste oplossing zijn. Dus de echte eerste vereiste zou zijn iets als , " zodat mensen binnen een deur voor iedereen binnen 6 meter van hun voordeur te identificeren zonder dat de persoon buiten naar binnen te zien . "
Constraints

een kijkgaatje is zo'n simpel ding --- maar het is ontworpen om een specifieke set van eisen .

het identificeren van beperkingen is een uitbreiding van het definiëren van de eisen . Bijvoorbeeld , zou het kijkgaatje een beperking hebben als: " het systeem klein genoeg is de structurele integriteit of brand barrière van de deur niet tot een compromis moeten zijn . " Elk optisch systeem heeft een dwingende beperking : kosten . Zelfs de duurste systemen hebben een kostprijs beperking ergens .

De eisen en randvoorwaarden beginnen als ideeën die de optische systemen engineer vertaalt in cijfers . " Een passieve imaging systeem gevoelig genoeg om een hoog contrast onder licht te geven aan een plafond armatuur , met een gewicht van minder dan zes gram met een cirkelvormige gezichtsveld van 80 graden , met een totale lengte systeem : Dus de eisen voor de deur kijkgaatje kan iets zijn als van twee centimeter , een diameter van een halve centimeter , en hoekige resolutie van een halve graad . "
Throughput

een van de voornaamste aandachtspunten voor het systeem ontwerp is de optische doorvoersnelheid . Het is theoretisch mogelijk een optisch systeem te bouwen met een zeer goed imagingkenmerken bijvoorbeeld maar die voldoende licht niet leveren in het oog, film of andere detector. Hoeveel licht zal aanwezig zijn in de omstandigheden waarin het systeem zal werken zijn? Hoeveel van dat zal de optiek verzamelen ? Hoeveel zal het te maken helemaal naar de detector en vertaald naar een bruikbaar signaal ? Doorvoer zal de diameter van de lens, de gevoeligheid van de detector , het aantal optische oppervlakken en de coating op de optische oppervlakken
Modulation Transfer Function

bepalen . De modulatie transferfunctie of MTF , een optisch systeem is een maat voor hoe goed verzendt gegevens vanuit het systeem buiten het systeem , of vice versa . Het varieert met ruimtelijke frequentie ; dat wil zeggen, het verandert afhankelijk van hoe goed het detail is . Bijvoorbeeld , als je kijkt naar een veld van maïs van een afstand , vindt u groene planten geborsteld met trekjes van goud te zien . Als je dichterbij komt zie je het goud is te wijten aan een kwastje uitsteekt vanaf de bovenkant van de plant ; nog dichterbij , en je ziet het kwastje is opgebouwd uit individuele grainlike peulen , en nog dichterbij zie je de kleine pollen op het oppervlak van de peulen . U kunt niet zien de detail wanneer je ver weg bent , omdat uw oog niet een MTF hoog genoeg op dat fijne ruimtelijke schaal te hebben. Als je dichterbij komt , de gegevens lijken groter , en ze in de goede MTF regio van het oog vallen .

Of het lassen van metaal met een laser of imaging details van een ver sterrenstelsel , MTF is belangrijk . MTF wordt beïnvloed door de grootte van de optiek , de oppervlaktekwaliteit van de lenzen en spiegels , de grootte van de pixels op de detector , de doorvoer - en
Nagel op de huid
.

Optische systemen ingenieurs besteden hun carrière het verbeteren van hun kennis en kunde . Er zijn tientallen andere zorgen : welke golflengte zal het gebruik van de systeembronnen en hoe goed zijn de verschillende golflengtes verzonden via het systeem? Is polarisatie belangrijk voor deze toepassing , en hoe wordt het beïnvloed ? Hoe zal het systeem worden getest om te verifiëren dat dit werkt ? Hoe goed zal het systeem werken vijf jaar vanaf nu , en hoe kan iemand het voorspellen ? Zal het licht zo helder kan het systeem beschadigen ? Wordt het systeem in te gaan op een omgeving die ervoor zorgt dat het degraderen , en hoe? Hoewel dit overzicht geeft u een idee van wat de job inhoudt , het duurt vele jaren om een ​​bevoegde optische systemen ontwerper te worden .