Влияние показателей преломления жидкостей на оптические свойства жидкостной системы Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 681.7.013.624

ВЛИЯНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТНОЙ СИСТЕМЫ

Александр Александрович Болотин

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант, кафедра наносистем и оптотехники, тел. (383)343-91-11, e-mail: bolotin.alexander2011@yandex.ru

Диана Георгиевна Макарова

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, ассистент кафедры наносистем и оптотехники, тел. (383)343-91-11, e-mail: diana_ssga@mail.ru

В статье рассмотрена оптическая система с жидкостными линзами, для считывания радужки глаза у проходящих людей и представлены данные из расчета такой системы, как она будет реагировать на разность позиционирования глаза у людей проходящих мимо нее.

Ключевые слова: оптическая система, выбор, требования, линзы, жидкие линзы, радужка глаза, сканирование, считывание.

INFLUENCE REFRACTIVE INDEX LIQUIDS ON OPTICAL PROPERTIES OF LIQUID

Alexandr A. Bolotin

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Student, Department of Nanosystems and Optical Engineering, tel. (383)343-91-11, e-mail: bolotin.alexander2011@yandex.ru

Diana G. Makarova

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., assistant of Department of Nanosystems and Optical Engineering, tel. (383)343-91-11, e-mail: diana_ssga@mail.ru

The article describes an optical system with a liquid lens, for reading the iris at the people passing by and presented data on the basis of such a system , how it will react to the difference in positioning the eyes of people passing by it.

Key words: optical system, the selection requirements, lenses, liquid lens, iris eye scan reading.

В век погони за информацией, разработками и международным терроризмом страны нуждаются в системах по предотвращению проникновения с целью завладения информацией, разработками и террористическими актами. На данный момент существует большое количество охранных систем видео и фото фиксации, датчиков движения, разные виды сигнализации, но все они не совершенны и легко поддаются обману или взлому извне, а особенно если они находятся подключенными к сети.

В наши дни очень много различных охранных и контролирующих систем:

- системы охранной и "тревожной" сигнализации;

- системы видеонаблюдения;

- системы контроля и управления доступом;

- системы информационной безопасности.

Свои недостатки и преимущества имеет каждая из этих систем. Выбор идет по взаимодействию с угрозой. Пассивная система представляет собой комплекс средств и действий, направленный на привлечение внимания владельца имущества или охранных служб. Активная система предназначена для предотвращения проникновения в охраняемый объект или вскрытия сейфа. По способу передачи информации системы подразделяются на проводные и беспроводные (без обратной связи, с обратной связью) и системы, работающие по ОБЫ-сети.

В местах, требующих повышенного уровня защиты, вышеперечисленных типов охранных систем уже не достаточно, там уже применяют биометрические охранные системы, которые в процессе контроля за проникновением в систему используют отпечатки пальцев, сканирование сетчатки глаза или радужной оболочки глаза. Данные системы отличаются многоуровневой системой доступа к объекту и содержат функцию обработки идентификатора.

Наиболее надежная и эффективная биометрическая технология - это считывание радужной оболочки глаза. Также ученые провели ряд исследований, которые показали, что сетчатка глаза человека может меняться со временем, в то время как радужная оболочка глаза остается неизменной. И самое главное, что невозможно найти два абсолютно идентичных рисунка радужной оболочки глаза, даже у близнецов.

Но большинство приборов для считывания радужки глаза настроенные на определённое фокусное расстояние в котором они работают.

Смоделируем ситуацию, когда нужно просканировать у К-ного количества граждан радужную оболочку глаза при пересечении границы. В настоящее время есть технические средства переносного, которые способны справиться с поставленной задачей. Но для этого нужно не одно такое устройство и несколько человек, которые будут обеспечивать бесперебойный режим работы устройств, настройку и фокусировку. Это трудоемкий процесс и занимает определенное количество времени на одного человека, что не приемлемо при большом потоке людей.

Для увеличения пропускной способности, снижения энергозатрат и повышение эффективности работы контрольной системы, предстоит расчет оптической системы с элементами жидкостной оптики для считывания радужки глаза в момент, когда человек проходит мимо такого устройства. Для расчета оптической системы воспользуемся пакетом прикладных программ (ППП) «7ешах».

При выборе жидкостей необходимо проанализировать не только их оптические свойства, но и физико-химические. Важно, чтобы между жидкостями не происходило химических процессов. Для оптической системы выбраны комбинации жидкостей вода и бензин, вода и масло анисовое, вода и йодистый мети-

лен. В качестве корпуса жидкостного элемента выбран кварц, который обладает высокой химической стойкостью, широким диапазоном пропускания и показатель преломления для визуального диапазона спектра п=1,46. В таблице приведены их некоторые физико-химические и оптические свойства выбранных жидкостей [1,2,3].

Таблица

Химические и оптические свойства жидкостей

Вода Бензин Масло анисовое Йодистый метилен

Показатель преломления 1,333 1,41 1,560 1,740

Температура замерзания, °С 0 -60 +15 0

Плотность, г/см 1 0,700-0,780 0,979-0,987 3,119

Температура кипения, °С 100 205 140 - 260 180,4

Вязкость при 20°С, Пас 1.01*10 -3 0.52*10 -3 - -

На рис. 1 представлены графики коэффициентов Зейделя для трех комбинаций жидкостей в системе: а) вода + бензин; б) вода + масло анисовое; в) вода + йодистый метилен. Графики показывают, что при смене жидкостей происходить и рекомбинация аберраций. На рисунке а) жидкость вносить не большие аберрации в оптическую систему; на рисунке б) и в) жидкость вносит довольно большие аберрации в оптическую систему.

а) б) в)

Рис. 1. Графики коэффициентов Зейделя для трех комбинаций жидкостей: а) вода + бензин; б) вода + масло анисовое; в) вода + йодистый метилен

На рис. 2 представлены графики распределения энергии в аберрационном пятне для трех комбинаций жидкостей: а) вода + бензин; б) вода + масло анисовое; в) вода + йодистый метилен. На рисунках область границы пикселя фотоприемника 2000х2000 мкм. и видно, что аберрационный кружок для всех жидкостей укладывается в квадратную область пикселя.

4

*

- - * о

И и н ЧНавр И и п 4-8

* ' '"„ уф /

* к * > в , *

*

а)

б)

в)

Рис. 2. Графики распределения энергии в аберрационном пятне

для трех комбинаций жидкостей: а) вода + бензин; б) вода + масло анисовое; в) вода + йодистый метилен

Судя по представленным результатам расчета оптической системы можно сделать вывод, что для системы с элементами жидкостной оптики для считывания радужки глаза наиболее подходящей является комбинация жидкостей вода + бензин. Данная комбинация жидкостей обеспечивает наилучшее качество изображения. А при комбинации жидкостей вода + йодистый метилен в системе наименьшие аберрации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ефремов, В.С., Шлишевский В.Б. Оптические материалы и ахроматическая коррекция типовых компонентов оптических систем / Ефремов, В.С., Шлишевский В.Б. Новосибирск: СГГА - 2013

2. Справочник химика. - Т.2. - Л.-М.: Химия, 1964.

3. Морачевский А.Г., Сладков И.Б. Физико-химические свойства молекулярных неорганических соединений. - Л.: Химия, 1987.

© А. А. Болотин, Д. Г. Макарова, 2016