Научная статья на тему 'Объектив камеры сопровождения для спутникового лазерного дальномера оптического диапазона'

Объектив камеры сопровождения для спутникового лазерного дальномера оптического диапазона Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
556
94
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СПУТНИКОВЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР / ОБЪЕКТИВ / РАСШИРИТЕЛЬ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА / SATELLITE LASER RANGING / CAMERA LENS / EXTENDER OF LASER

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Лапухин Е. Г., Владимиров В. М., Границкий Л. В.

Рассмотрены варианты расчета комбинированной оптической системы для лазерного спутникового дальномера, включающей расширитель лазерного пучка и объектив камеры сопровождения в оптическом диапазоне. Расширитель лазерного пучка представляет катадиоптрическую систему диаметром 320 мм, имеющую 7-кратное увеличение для длин волн от 400 до 2000 нм дифракционного качества по всему полю зрения без дополнительной перефокусировки. В обратном ходе лучей расширитель играет роль питающей оптики объектива в оптическом диапазоне. Эквивалентное фокусное расстояние объектива равно 1753 мм. Рассмотрены два варианта объектива: с использованием обычных марок стекла и с использованием стекла, имеющего особый ход дисперсии. Приводится анализ изображения точечных источников и распределение световой энергии в пятне рассеяния точечного источника. В предложенной оптической системе используется фокус Куде, позволяющий использовать аппаратуру, установленную стационарно. При расчете оптической системы радиусы кривизны всех сферических поверхностей выбраны из рядов значений, рекомендуемых ГОСТ 1807-75, что удешевляет технологию изготовления.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CAMERA LENS FOR A SATELLITE LASER RANGING FOR VISUAL TARGETTING OPTICAL RANGE

In the article the authors present the result of calculating of combined optical system for a satellite laser ranging station. The calculated system includes extender of laser rays and lens of control-camera in optical band. The extender of laser rays is a catadioptric system over 320 millimeters and has sevenfold increase for the lengths of waves from 400 to 2000 nm without refocusing. In reverse the motion of rays the extender of laser of bunch is used as a part of camera lens in optical band. Equivalent focal length of a lens is 1753 mm. The authors presented two options of a lens of camera: lens containing usual optical glass and lens containing optical glass with special dispersion path: special crown (OK4) and special flint (OF1). The calculated systems can be used for a location of satellites by two laser lengths of waves. This method allows to define distance from satellite to us more precisely. In the article the analysis of the RMS spot diameter and radial energy distribution of spot has been shown. In our optical system we use Coude focus, therefore all equipment is separated from rotator. All surfaces of lenses in system are spherical. We take radiuses of surfaces from GOST 1807-75 of the Russian Federation. Due to the chosen radiuses and glasses from catalogue of the LZOS the cost of production will become less.

Текст научной работы на тему «Объектив камеры сопровождения для спутникового лазерного дальномера оптического диапазона»

УДК 621.396.933.22

Вестник СибГАУ Том 17, № 1. С. 147-153

ОБЪЕКТИВ КАМЕРЫ СОПРОВОЖДЕНИЯ ДЛЯ СПУТНИКОВОГО ЛАЗЕРНОГО ДАЛЬНОМЕРА

ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА

Е. Г. Лапухин*, В. М. Владимиров, Л. В. Границкий

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Рассмотрены варианты расчета комбинированной оптической системы для лазерного спутникового дальномера, включающей расширитель лазерного пучка и объектив камеры сопровождения в оптическом диапазоне. Расширитель лазерного пучка представляет катадиоптрическую систему диаметром 320 мм, имеющую 7-кратное увеличение для длин волн от 400 до 2000 нм дифракционного качества по всему полю зрения без дополнительной перефокусировки. В обратном ходе лучей расширитель играет роль питающей оптики объектива в оптическом диапазоне. Эквивалентное фокусное расстояние объектива равно 1753 мм. Рассмотрены два варианта объектива: с использованием обычных марок стекла и с использованием стекла, имеющего особый ход дисперсии. Приводится анализ изображения точечных источников и распределение световой энергии в пятне рассеяния точечного источника. В предложенной оптической системе используется фокус Куде, позволяющий использовать аппаратуру, установленную стационарно. При расчете оптической системы радиусы кривизны всех сферических поверхностей выбраны из рядов значений, рекомендуемых ГОСТ 1807-75, что удешевляет технологию изготовления.

Ключевые слова: спутниковый лазерный дальномер, объектив, расширитель лазерного пучка.

Vestnik SibGAU Vol. 17, No. 1, P. 147-153

CAMERA LENS FOR A SATELLITE LASER RANGING

FOR VISUAL TARGETTING OPTICAL RANGE

E. G. Lapukhin*, V. M. Vladimirov, L. V. Granitskiy

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

In the article the authors present the result of calculating of combined optical system for a satellite laser ranging station. The calculated system includes extender of laser rays and lens of control-camera in optical band. The extender of laser rays is a catadioptric system over 320 millimeters and has sevenfold increase for the lengths of waves from 400 to 2000 nm without refocusing. In reverse the motion of rays the extender of laser of bunch is used as a part of camera lens in optical band. Equivalent focal length of a lens is 1753 mm. The authors presented two options of a lens of camera: lens containing usual optical glass and lens containing optical glass with special dispersion path: special crown (OK4) and special flint (OF1).

The calculated systems can be used for a location of satellites by two laser lengths of waves. This method allows to define distance from satellite to us more precisely.

In the article the analysis of the RMS spot diameter and radial energy distribution of spot has been shown. In our optical system we use Coude focus, therefore all equipment is separated from rotator. All surfaces of lenses in system are spherical. We take radiuses of surfaces from GOST1807-75 of the Russian Federation. Due to the chosen radiuses and glasses from catalogue of the LZOS the cost ofproduction will become less.

Keywords: Satellite Laser Ranging, camera lens, extender of laser.

Введение. В настоящее время наибольшую точность в измерении дальности до космического аппарата дают спутниковые лазерные локационные станции (спутниковые лазерные дальномеры). По измеренной дальности и моментам времени измерения

определяется вектор состояния спутника для дальнейшего прогноза его местоположения [1]. В свою очередь, использование дисперсионного метода в определении поправки среднего коэффициента преломления атмосферы, основанного на одновременной

локации лазерными импульсами, разнесенными по длине волны, позволяет повысить точность в определении дальности спутника [2]. Для применения дисперсионного метода необходим расчет оптических систем дальномера, работающих одновременно на двух длинах волн без дополнительной перефокусировки.

Оптическая составляющая спутниковых лазерных дальномеров выполняет следующие задачи [3-5]: а) расширяет (коллимирует) лазерный пучок; б) принимает отраженные от спутника лазерные импульсы; в) осуществляет визуальное сопровождение спутника. Для выполнения этих задач возможна реализация оптических систем как отдельными блоками, так и комбинированными. Примером поблочной реализации является лазерный дальномер ЛД-2 [6]. В нем оптическая составляющая реализована в трех отдельных блоках: расширитель (коллиматор) лазерного пучка, два рефлектора для регистрации эхо-сигнала и телескоп для визуального сопровождения цели. В дальномере «Сажень-ТМ» расширитель лазерного пучка, приемная оптическая система и оптическая система для сопровождения спутника выполнены в виде одного оптического блока. Диаметр системы при этом определяется апертурой оптической системы, принимающей отраженные от спутника эхо-сигналы. И отдельно выполнен оптический блок гидирования, который позволяет по ярким звездам соотнести инерциальную систему координат с системой координат лазерного дальномера [7].

В оптической схеме дальномера «Симеиз-1873» Крымской астрофизической обсерватории, расположенного на горе Кошка, роль расширителя лазерного пучка выполняет приемная оптическая двухзеркаль-ная система диаметром 1 м2 [8], причем выпуклое вторичное зеркало выполнено в виде отрицательной линзы Манжена. В данном дальномере лазерный излучатель с рассеивающей линзой и фотодетектор эхо-сигнала с собирающей линзой расположены в фокусе Куде, который фиксирован в пространстве. Это позволяет использовать аппаратуру, установленную стационарно.

Разработка и расчет оптических комбинированных систем для лазерных дальномеров, работающих в широком диапазоне длин волн, представляет довольно интересную задачу, и ее решение позволяет увеличить точность определения дальности космического аппарата и минимизировать габаритно-массовые характеристики лазерного спутникового дальномера.

Целью работы являлся рассчет комбинированной оптической системы, которая включает расширитель лазерного пучка, оптику приема эхо-сигнала и оптическую систему визуального сопровождения для широкой области спектра.

Структурная схема. Для достижения цели было решено произвести расчет оптической системы по структурной схеме, приведенной на рис. 1. Структурная схема представляет комбинированную оптическую систему, включающую в себя расширитель лазерного пучка для диапазона длин волн от 400 до 2000 нм, детектор эхо-сигнала с фокусирующей линзой и объек-

тив камеры сопровождения для оптического диапазона 480-644 нм.

Рис. 1. Структурная схема комбинированной оптической системы спутникового лазерного дальномера: 1 - расширитель лазерного пучка; 2 - интерференционный фильтр; 3 - детектор эхо-сигнала; 4 -объектив камеры сопровождения; ЛП - лазерный пучок; РЛП - расширенный ЛП; ЭС - эхо-сигнал;

ОИ - оптическое излучение

Лазерный пучок ЛП (рис. 1) проходит через расширитель лазерного пучка 1, являющийся, как правило, афокальной оптической системой. При прохождении через него происходит увеличение апертуры лазерного луча. Расширенный в диаметре лазерный пучок РЛП направлен в сторону спутника, на котором установлены уголковые отражатели оптического диапазона. После отражения эхо-сигнал ЭС направлен в обратном направлении (в сторону лазерного дальномера). Далее ЭС проходит через оптическую систему расширителя в обратном ходе лучей, проходит через интерференционный фильтр 2 и фиксируется детектором эхо-сигнала 3, останавливая при этом счетчик временных интервалов. Наряду с ЭС через оптику расширителя в обратном ходе лучей принимается оптическое излучение ОИ всего оптического диапазона. ОИ, не пройдя через фильтр 2, направляется в объектив камеры сопровождения 4.

Расширитель лазерного пучка. В качестве расширителя лазерного пучка используется рассчитанный нами ранее зеркально-линзовый расширитель [9], который является зеркально-линзовой афокальной оптической системой (рис. 2).

Рис. 2. Оптическая схема расширителя лазерного пучка, используемого в комбинированной схеме для

спутникового лазерного дальномера: 1 - окулярный трехлинзовый блок; 2 - плоское диагональное зеркало; 3 - зеркальное покрытие центральной части апертурного мениска; 4 - зеркало Манжена; 5 - зеркальное покрытие зеркала Манже-на; 6 - апертурный мениск

Лазерный пучок после прохождения окулярного блока 1 начинает расходиться. После отражения на зеркале 2 направление расходящегося лазерного пучка меняется на 90° в сторону апертурной линзы 6, центральная часть которой имеет отражающее покрытие 3. Отразившись от покрытия 3, пройдя через линзу Манжена 4 и отразившись от зеркального покрытия 5, лазерный луч становится слаборасходящимся. После прохождения через апертурный мениск 6 пучок становится параллельным и увеличенным в диаметре.

Основные характеристики расширителя лазерного пучка приведены в табл. 1.

Таблица 1

Основные характеристики расширителя лазерного пучка

Диаметр входного зрачка, мм 42,8

Диаметр выходного зрачка, мм 300

Диапазон длин волн, нм 400-2000

Расходимость луча -2,5*10 5

400 нм, рад

1064 нм, рад —11,6*10 5

Увеличение, крат 7

Поле зрения, ° 0,4

Данный расширитель при диаметре апертурной линзы 320 мм и семикратном увеличении в обратном ходе лучей сужает световой поток до диаметра 42,8 мм. Это позволяет использовать его не только как питающую оптику для детектора эхо-сигнала, но и как питающую оптику для объектива сопровождения. Расходимость луча для всего оптического диапазона и ближнего инфракрасного (до 2000 нм) - дифракционная и не требует дополнительной перефокусировки, что позволяет его использовать при одновременном расширении лазерных пучков с разнесенными длинами волн. При этом на входе непараллельность лазерного пучка с оптической осью расширителя в пределах ±0,2° не сказывается на его расходимость при выходе из расширителя. Диагональное зеркало 2 на рис. 2 выносит окулярный блок в фокус Несмита, что впоследствии позволит использовать фокус Куде в лазерном дальномере. В данном расширителе все поверхности линз и зеркал сферические за исключением плоского зеркала Д2. Апертурный мениск и зеркало Манжена изготовлены из оптического стекла марки ЛК7, линзы окулярного блока - из стекла марок ЛК7, К8, ТФ10 [10-12].

Отсекатели паразитных лучей в виде усеченных конусов (обычно устанавливают в двухзеркальных системах типа кассегрена) в расширителе лазерного пучка не требуются, так как диагональное зеркало 2 (см. рис. 2) имеет меньший размер, чем размер сечения теневого конуса для паразитных лучей.

Объектив камеры сопровождения. Авторами рассчитан объектив камеры сопровождения в двух вариантах. Основное различие вариантов оптических систем состоит в количестве линз в системе и в марках используемого оптического стекла. В первом варианте используются обычные стекла, а во втором варианте содержатся линзы, изготовленные из стекла с особым ходом дисперсии: особый флинт ОФ1 [13] и особый крон ОК4 [14]. Основные характеристики объективов, в состав которых входит вышеописанный расширитель лазерного пучка в обратном ходе лучей, приведены в табл. 2.

На рис. 3 приведены два варианта оптических схем камеры сопровождения в оптическом диапазоне. Расширитель лазерного пучка в полном объеме на схемах не показан, так как он рассматривался выше. На схемах обозначена лишь его часть - окулярный трехлинзовый блок 1 .

Принцип работы рассчитанных объективов следующий. Лазерный источник ЛИ генерирует лазерный пучок ЛП, который с помощью плоских зеркал Д1 и Д2 направляется в окулярный трехлинзовый блок расширителя лазерного пучка. Лазерный импульс после прохождения расширителя, отражения от уголковых отражателей эхо-сигналом проходит в обратном ходе лучей через расширитель, отражается от зеркала Д2 и проходит через прозрачный для него диагональный фильтрующий элемент ДФЭ. Линза 2 фокусирует ЭС на регистрирующей поверхности фотодетектора, который дает команду на завершение счета интервалов времени. Фокусное расстояние линзы 2 определяется конструктивными размерами.

Одновременно с ЭС в расширитель в обратном ходе лучей поступает оптическое излучение, которое, пройдя через расширитель, поступает на плоское зеркало Д2. Отразившись от него и от поверхности ДФЭ, с помощью линз фокусирующего блока оптического излучения 3 оптическое излучение фокусируется на регистрирующей поверхности прибора с зарядовой связью ПЗС.

Поэлементные характеристики фокусирующего блока 3 (рис. 3) для первого и второго варианта приведены в табл. 3 и 4 соответственно. В таблицах указаны радиусы кривизны поверхностей, световой диаметр линз и их толщина, значение воздушных промежутков между линзами и марка стекла, из которого они изготовлены. Отсчет номеров поверхностей фокусирующего блока оптического излучения 3 на рис. 3 начинается с первой поверхности от диагонального фильтрующего элемента ДФЭ в направлении фокальной плоскости. Радиус кривизны для всех сферических поверхностей выбран из списка ГОСТ 1807-75 [15].

Таблица 2

Общие характеристики объектива камеры сопровождения

Характеристика Вариант

№ 1 № 2

Диаметр входного зрачка, мм 319,5 319,5

Эквивалентное фокусное расстояние, мм 1752,6 1753,6

Фокальное отношение 5,49 5,49

Окончание табл. 2

Характеристика Вариант

№ 1 № 2

Масштаб в фокальной плоскости, мкм / " 8,5 8,5

Основной спектральный диапазон, нм 480-644 480-644

Кривизна поля зрения Плоскость Плоскость

Угловой диаметр поля зрения, градусы 0,3 0,3

Линейный диаметр поля зрения, мм 9,2 9,2

Задний отрезок, мм 117,01 225,12

Среднеквадратический диаметр изображения точечного источника (центр поля / край поля), мкм 7,5 / 12,0 5,5 / 6,7

Диаметр пятна рассеяния, в пределах которого находится 80 % световой энергии изображения точечного источника (центр поля / край поля), мкм 8,6 / 14,4 7,9 / 7,8

Типы поверхностей Сфера Сфера

Количество линз 5 4

Марки используемых стекол ТФ10, ЛК7 ОФ1, ОК4, Пл. кварц

Фокальная поверхность Плоскость Плоскость

Рис. 3. Объектив камеры сопровождения: а - вариант № 1 с 5-линзовым фокусирующим блоком; б - вариант № 2 с 4-линзовым фокусирующим блоком; 1 - окулярный трехлинзовый блок расширителя лазерного пучка; 2 - фокусирующая линза для эхо-сигнала ЭС; 3 - линзы фокусирующего блока оптического излучения ОИ; ЛИ - лазерный излучатель; ЛП - лазерный пучок; Д1, Д2 - плоские зеркала; ДФЭ - диагональный фильтрующий элемент, прозрачный для ЭС; ФД - фотодетектор;

ПЗС - прибор с зарядовой связью

Таблица 3

Поэлементные данные фокусирующего блока для первого варианта объектива

№ поверхности Радиус кривизны, мм Световой диаметр, мм Толщина, мм Наполнение, материал

1 205,10 74,8 7 ТФ10

2 134,90 73,6 9,2 Воздух

3 126,47 75,6 15 ЛК7

4 -281,80 75,1 11,22 Воздух

5 -136,77 73,0 7 ЛК7

6 -168,27 73,1 104,36 Воздух

7 128,23 52,5 10 ЛК7

8 444,60 50,4 25 Воздух

9 389,00 42,1 5 ТФ10

10 227,00 40,9 117,11 Воздух

11 да

Таблица 4 Поэлементные данные фокусирующего блока для второго варианта объектива

№ поверхности Радиус кривизны, мм Световой диаметр, мм Толщина, мм Наполнение, материал

1 143,22 74,9 7,0 ОФ1

2 71,12 73,0 2,82 Воздух

Таблица 5

Соответствие марки стекла по каталогу ЛЗОС маркам стекла зарубежных производителей

Окончание табл. 4

№ поверхности Радиус кривизны, мм Световой диаметр, мм Толщина, мм Наполнение, материал

3 59,16 75,5 8,0 Кварц пл.

4 62,52 73,9 4,09 Воздух

5 75,86 75,5 25,0 ОК4

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6 -69,82 73,7 2,49 Воздух

7 -63,10 71,9 8,0 Кварц пл.

8 -216,80 70,6 225,12 Воздух

9 да

Марка стекла

ЛЗОС ШОТТ (БСНОТТ) ОХАРА (ОНАИА)

ЛК7 БК ББЬ

К8 ВК7 ВБЬ7

ТФ10 - -

ОФ1 КБ

ОК4 БК БРЬ

Длина заднего отрезка (расстояние от последней оптической поверхности до приемника излучения) в обоих случаях достаточна для установки узла фокусировки, светофильтров и самого фотоприемника.

Система зеркал, состоящая из зеркала 2 (см. рис. 2) и зеркала Д2 (см. рис. 3), позволяет использовать фокус Куде. Точка фокуса в системе Куде неподвижна относительно поверхности Земли. Изображение, построенное оптической системой в фокальной плоскости, претерпевает вращение относительно оптической оси во время сопровождения цели. Использование фокуса Куде позволяет использовать стационарно установленную аппаратуру: детектор эхо-сигнала с фокусирующей линзой, объектив камеры сопровождения с фотодетектором оптического изображения и лазерный источник. Установка оборудования на станине лазерного дальномера снижает нагрузку на опорно-поворотное устройство (ОПУ), что позволяет снизить вес ОПУ.

При расчете объективов использовались марки стекла ЛК7, ТФ10, ОФ1, ОК4, изготавливаемые на Лыткаринском заводе оптического стекла, и плавленый кварц. Соответствие стекол по каталогу ЛЗОС маркам стекла зарубежных производителей представлено в табл. 5 [16]. При замене отечественных стекол на стекла зарубежных производителей возможна небольшая коррекция толщин линз и расстояний между ними.

Анализ изображения точечных источников.

Диаграммы объектива для точечных источников, расположенных на оси, на угловом расстоянии 0,075° и 0,15° от оси, приведены на рис. 4. В верхнем правом углу указан угол поля. Сторона квадрата равна 0,05 мм. Обозначения лучей: крестики - длина волны 479,9914 нм, круг - 546,074 нм, треугольники - 643,8469 нм.

Суммарное распределение энергии в изображении точечного источника приведено на рис. 5. Круглым маркером обозначена кривая распределения на оси, треугольным - на расстоянии 0,075° от оси, и крестиком - на угле 0,15° от оси. В обоих случаях 100 % световой энергии укладывается в кружок диаметром ~30 мкм.

Фотоприемник. Назначение фотоприемника сводится к тому, чтобы преобразовать изображение в оптическом диапазоне в телевизионный сигнал и передать его на внешние устройства вывода для контроля в реальном времени слабосветящихся объектов в ночное время и объектов в условиях ночного освещения. Предполагается, что фотоприемником могут служить матричные ПЗС-приемники с кадровым переносом типа ELCM1079 производства НПП «ЭЛАР», Россия. Данный приемник представляет матричный прибор с зарядовой связью с кадровым переносом, содержащий секцию накопления 578 строк по 578 элементов размером 22 мкм, с квантовой эффективностью 40-55 %, на длинах волн 400-700 нм (данный сенсор светочувствителен в диапазоне от 250 до 1000 нм, но имеет меньшую квантовую эффективность) [17]. Учет тепловых токов (шумов) возможен при стабильной температуре сенсора благодаря элементу Пельтье, который установлен в газонаполненной камере вместе с матричным ПЗС-приемником. В данном приборе входное окно камеры выполнено из оптического кварцевого стекла толщиной 2,8 мм. Данная плоскопараллельная пластина вносит в систему дополнительную сферическую аберрацию. С помощью перефокусировки выбирается положение оптимального фокуса. Для варианта № 1 следует уменьшить расстояния от последней линзы объектива до первой поверхности кварцевого окна ПЗС-приемника не на величину толщины кварцевой пластины, а до значения 115,10 мм. Это позволит получить пятна рассеяния для интегрального света в плоскости оптимальной фокусировки для нулевого луча - 7,4 мкм, для поля 0,075° - 9,5 мкм и на краю поля 0,15° - 11,8 мкм. Для второго варианта расстояние от последней поверхности объектива до окна приемника должно составлять 223,21 мм. В этом положении пятно рассеяния будет для поля 0° - 6,2 мкм, для поля 0,75° - 5,6 мкм и на краю поля 0,15° - 5,9 мкм. При размере пикселя 22 мкм данная матрица в сочетании с рассчитанным объективом имеет масштаб 2,6 "/ пиксель.

а

о;о 0°,075 о; 15

А а ж

д а ■■ * л ш * яШ д

& &

б

о;о СС075 о; 15

- Г 1 + + + + ?

д д

Рис. 4. Точечные диаграммы точечного источника для двух вариантов расчета: а - первый вариант расчета объектива; б - второй вариант расчета

Рис. 5. Суммарное распределение световой энергии в изображении точечного источника света на оси и на угловом расстоянии 0,075° и 0,15° от нее: а - распределение для первого варианта; б - распределение для второго варианта

При использовании других матричных фотоприемников, в зависимости от толщины и материала входного окна, следует пересчитывать положение плоскости наилучшей фокусировки.

Заключение. Рассчитанные нами варианты объектива сопровождения для лазерного дальномера позволяют получить в комбинированной схеме с расширителем лазерного пучка изображение точечного источника на оси размером 7,5 мкм (вариант с обычными оптическими стеклами) и 5,5 мкм (вариант с особыми стеклами, имеющими особый ход дисперсии). Для второго варианта качество изображения остается безаберрационным на половине поля зрения. Комбинированная оптическая система позволяет минимизировать габаритные и массовые характеристики оптической составляющей лазерного спутникового дальномера.

Фокус Куде позволяет использовать стационарно установленную аппаратуру, т. е. для нее практически нет ограничения по весу.

Рассчитанные системы позволяют коллимировать лазерный пучок в диапазоне от 400 до 2000 нм без дополнительной перефокусировки. Благодаря этому возможно использование двулучевой локации космических аппаратов, что позволяет определить поправку в определении среднего коэффициента преломления атмосферы дисперсионным методом.

Упрощению и удешевлению процесса изготовления оптических компонентов объектива способствует отсутствие асферических поверхностей; наиболее употребительные радиусы кривизны для сферических поверхностей из списка ГОСТ 1807-75; марки оптического стекла для линз, которые выбраны из каталога отечественного производителя.

Библиографические ссылки

1. Аксёнов Е. П., Вашковьяк С. Н., Емельянов Н. В. Определение элементов орбит ИСЗ по фотографическим и лазерным наблюдениям // Труды Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга. 1980. Т. 49. С. 90-115.

2. Degnan J. J. Millimeter Accuracy Satellite Laser Ranging // A Review Contributions of Space Geodesy to Geodynamics: Technology / D. E. Smith and D. L. Turcotte (Eds.). AGU Geodynamics Series. 1993. Vol. 25. Pp. 133-162.

3. Козинцев В. И., Белов М. Л., Орлов В. М. Основы импульсной лазерной локации. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. 571 с.

4. Лазерные приборы и методы измерения дальности / В. Б. Бокшанский [и др.]. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. 92 с.

5. Лазерная дальнометрия / Л. А. Аснис [и др.]. М. : Радио и связь, 1995. 256 с.

6. Четырехосный полуавтоматический спутниковый лазерный дальномер ЛД-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Рига, 1983.

7. Лазерный дальномер «Сажень-ТМ-Д» [Электронный ресурс] // АО «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения» : сайт. 2015. URL: http://www.npk-spp.ru/ deyatelnost/lazernaya-set/115-2009-04-13-11-00-28.html (дата обращения: 24.11.2015).

8. Project to Optimize the Simeiz-1873 LSR Optical System / O. A. Minin [et al.] // Bull. of the Crimean Astrophys. Obs. 2008. Vol. 104, No. 1. P. 199-203.

9. Пат. 157295, МПК G 02 B 23/02 (2006.1). Зеркально-линзовый расширитель лазерного пучка / Лапухин Е. Г., Владимиров В. М., Границкий Л. В. 2015119688/28 ; заявл. 25.05.2015 ; опубл. 27.11.2015, Бюл. № 33.

10. Glass type LK7 [Электронный ресурс]. URL: http://lzos.ra/glass_pdfLK7.pdf (дата обращения: 24.11. 2015).

11. Glass type K8 [Электронный ресурс]. URL: http://lzos.ru/glass_pdf/K8.pdf (дата обращения: 24.11. 2015).

12. Glass type TF10 [Электронный ресурс]. URL: http://lzos.ru/glass_pdf/TF10.pdf (дата обращения: 24.11. 2015).

13. Glass type OF1 [Электронный ресурс]. URL: http://lzos.ru/glass_pdf/OF1.pdf (дата обращения: 24.11. 2015).

14. Glass type OK4 [Электронный ресурс]. URL: http://lzos.ra/glass_pdfOK4.pdf (дата обращения: 24.11. 2015).

15. ГОСТ 1807-75. Радиусы сферических поверхностей оптических деталей. Ряды числовых значений. Введ. 01.01.1977. М. : Изд-во стандартов. 19 c.

16. Catalogue of glass LZOS [Электронный ресурс]. URL: http://lzos.ru/content/view/77/29/ (дата обращения: 24.11.2015).

17. Матричный ФПЗС ELCM1079 [Электронный ресурс] // ЗАО «НПП «ЭЛАР» : сайт. 2015. URL: http://www.npp-elar.ru/upload/ELCM1079r.pdf (дата обращения: 24.11.2015).

References

1. Aksenov E. P., Vashkov'yak S. N., Emel'yanov N. V. [Definition of elements of orbits of an artificial satellite on photographic and laser observations]. Trudy gosu-darstvennogo astronomicheskogo instituta im. P. K. Shtern-berga. 1980, Vol. 49, P. 90-115 (In Russ.).

2. Degnan J. J. Millimeter Accuracy Satellite Laser Ranging: A Review, in Contributions of Space Geodesy to Geodynamics: Technology, D. E. Smith and D. L. Turcotte (Eds.), AGU Geodynamics Series, 1993, Vol. 25, P. 133-162.

3. Kozintsev V. I., Belov M. L., Orlov V. M. Osnovy impul'snoy lazernoy lokatsii [Bases of a laser location]. Moscow, MGTU Publ., 2010, 571 p.

4. Bokshanskiy V. B., Bondarenko D. A., Vyazo-vykh M. V. at al. Lazernye pribory i metody izmereniya dal'nosti [Laser devices and methods of measurement of range]. Moscow, MGTU Publ., 2012, 92 p.

5. Asnis L. A., Vasil'ev V. P., Volkonskiy V. B. Lazernaya dal'nometriya [Laser distances measurement]. Moscow, Radio i svyaz' Publ., 1995, 256 p.

6. Chetyrekhosnyy poluavtomaticheskiy sputnikovyy lazernyy dal'nomer LD-2. Tekhnicheskoe opisanie i instruktsiya po ekspluatatsii [Semi-automatic satellite laser range finder of LD-2]. Riga, 1983.

7. Lazernyy dal'nomer "Sazhen'-TM-D" [Laser ranger Sazhen'-TM-D] (In Rus). Available at: http:// www.npk-spp.ru/deyatelnost/lazernaya-set/115-2009-04-13-11-00-28.html (accessed: 15.09.2015).

8. Minin O. A., Neyachenko D. I., Artyomov I. V., Dmitrotsa A. I. Project to Optimize the Simeiz-1873 LSR Optical System. Bull. of the Crimean Astrophys. Obs. 2008. Vol. 104, No. 1, P. 199-203.

9. Lapukhin E. G., Vladimirov V. M., Granitskiy L. V. Zerkal'no-linzovyy rasshiritel' lazernogo puchka [Catadioptric extender of laser bunch]. Patent RF, No. 157295, 2015.

10. Glass type LK7. Available at: http://lzos.ru/ glass_pdf/LK7.pdf (accessed: 24.11.2015).

11. Glass type K8. Available at: http://lzos.ru/ glass_pdf/K8.pdf (accessed: 24.11.2015).

12. Glass type TF10. Available at: http://lzos.ru/ glass_pdf/TF10.pdf (accessed: 24.11.2015).

13. Glass type OF1. Available at: URL: http://lzos. ru/glass_pdf/OF1.pdf (accessed: 24.11.2015).

14. Glass type OK4. Available at: http://lzos.ru/ glass_pdf/OK4.pdf (accessed: 24.11.2015).

15. GOST 1807-75. Radiusy sfericheskikh poverkh-nostey opticheskikh detaley. Ryady chislovykh znacheniy [State Standard 1807-75. Radiuses of spherical surfaces of optical details. Ranks of numerical values]. Moscow, IPK Standartinform Publ., 1989, 19 p.

16. Catalogue of glass LZOS. Available at: http:// lzos.ru/content/view/77/29/ (accessed: 24.11.2015).

17. Matrichnyj-fpzs ELCM1079. Available at: http:// www.npp-elar.ru/upload/ELCM 1079r.pdf (accessed: 24.11.2015).

© Лапухин Е. Г., Владимиров В. М., Границкий Л. В., 2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.