بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، طراحی بخش اپتیکی مجموعه شیئی یک سامانهی تلسکوپی دید مستقیم ارائه می شود که با آن می توان یک انسان را در فاصله 3500 متری شناسایی کرد. پس از طراحی اولیه، به بهینه سازی ابیراهیهای پسماند پرداخته وطراحی خود را تقریباً تا حد پراش بهینه سازی کردهایم.
01 مقدمه
امروزه از دوربین های تلسکوپیکی دید مستقیم جستجوگر و تعقیب کننده هدفخصوصاً، در حوزه نظامی، بطور قابل ملاحظهای استفاده میشود و شرکتهای اپتیکی تراز اولی نظیرSchmidt & Bender, Hensoldt, /Rafael, Flir, Nightforce, Zeiss Optics .S. Premier Reticles, U بر سر ساخت دوربین های تلسکوپیکی با بزرگنمایی بیشتر و قدرت تفکیک بالاتر جهت دستیابی به سیستم های جستجوگر و تعقیب کننده هدف با برد بلندتر، با یکدیگر در رقابت هستند. مبرهن است که یک راه برای دستیابی به دوربین های با کیفیت بالاتر بهینهسازی مجموعه شیئی آنها است.
در این مقاله به چگونگی طراحی مجموعه شیئی یک سامانه تلسکوپی دید مستقیم پرداخته میشود که بر روی یک سکوی ثابت و یا متحرک نصب شده و برای کاربر این امکان را بوجود میآورد که بتواند منطقه مورد نظرش را دیده و پس از شناسایی انسانی در فاصله 3500 متری، به هر دلیلی، آن را تعقیب کند. به همین منظور، در ابتدا به تشریح مشخصات اپتیکی سامانه پرداخته و پس از طراحی اولیهی این سامانه به بهینهسازی آن اقدام مینماییم.
02 تعیین مشخصات اپتیکی سامانه
• توان تفکیک زاویه ای:
در شکل - - 1، الگوی فرکانسی مربوط به سطوح مختلف اکتساب هدف - DRI هدف - ، مطابق معیار رایلی، به تصویر کشیده شده است. ابعاد انسان بر طبق استاندارد ناتو 1m 1m در نظر گرفته میشود. بنابراین برای شناسایی انسان، فاصله هر دو نقطهی قابل تفکیک از یکدیگر، باید 5/12cm باشد. بنابراین، توان تفکیک زاویهای سامانه تلسکوپی 0/036 mrad به دست میآید.
• بزرگنمایی:
چون در نهایت تصویر ایجاد شده با این سامانه تلسکوپی وارد چشم میشود، پس باید طوری طراحی شود که با ویژگیهای چشم سازگار باشد. توان تفکیک زاویهای چشم، یک دقیقه کمانی یا 0/3 mrad است. برای اینکه کاربری که از این تلسکوپ استفاده میکند، دچار خستگی چشم نشود، بزرگنمایی را بین دو تا سه برابر این مقدار انتخاب میکنند. به همین دلیل در این طراحی بجای استفاده از بزرگنمایی 8/34 برابر، در طرح اولیه بزرگنمایی حدود 20 برابر انتخاب گردید.
• قطر مردمک ورودی:
برای اینکه بتوان از این سامانه تلسکوپی در محیطهای کمنور استفاده کرد، قطر مردمک خروجی این تلسکوپ CAe =0/5cm در نظر گرفته میشود.
03 طراحی مجموعه شیئی:
تجربه نشان داده که وقتی به دهانه نسبی بزرگ نیاز باشد، بهتر است که از طرح مجموعه پتزوالی به عنوان مجموعه ی شیئی استفاده کرد. بنابراین، ساختار مجموعه شیئی مورد نظر مطابق شکل 3 بهصورت دو دوتایی افام با جدایی هوایی نسبتاً زیاد در نظر گرفته شد. با استفاده از معادلات ردیابی پرتو می توان نشان داد که برای یک مجموعه پتزوالی،جدایی عدسی ها تقریباً برابر با فاصله ی کانونی دستگاه، فاصله ی کانونی دوتایی جلویی دو برابر فاصله ی کانونی دستگاه و فاصله ی کانونی دوتایی پشتی برابر با فاصله ی کانونی دستگاه است.
بنابراین مطالب و با توجه به انتخاب فاصله کانونی مؤثر مجموعه چشمی در بخش پیشین، فاصله کانونی دوتایی جلویی باید در حدود 900 میلی متر و فاصله کانونی دوتایی پشتی در حدود 450 میلی متر باشد. بخاطر داشتن نقطه شروع مناسب و انجام طراحی بهینه و مقرون به صرفه، سعی کردیم که از طراحی های موجود نهایت استفاده را ببریم.
بنابراین برای شروع، دوتایی اول مجموعه شیئی پتزوالی را یک دوتایی با فاصله کانونی 1000 میلی متر و دهانه 100 میلی متر و دوتایی دوم را نیز یک دوتایی با فاصله کانونی 350 میلی متر و دهانه 100 میلی متر مطابق شکل 4 انتخاب نمودیم. سپس این دو مجموعه دوتایی را برای تشکیل مجموعه پتزوالی اولیه در کنار یکدیگر قرار دادیم. لازم بذکر است که برای کنترل فاصله کانونی مجموعه شیئی پتزوالی، از فاصله هوایی ما بین دو دوتایی به عنوان متغیر استفاده کردیم.
