CC BY
57
ЖИДКОЛИНЗОВЫЙ КОНДЕНСОР
Виктор Сергеевич Ефремов
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, д. 10, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры наносистем и оптотехники, тел. (383) 343-91-11, e-mail: [email protected]
Игорь Олегович Михайлов
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, д. 10, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры наносистем и оптотехники, тел. (383) 343-91-11, e-mail: [email protected]
Виктор Брунович Шлишевский
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, д. 10, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры фотограмметрии и дистанционного зондирования, тел. (383) 361-08-66, e-mail: [email protected]
Обсуждаются возможности использования новых компонентов на основе оптических жидкостей, обеспечивающих возможность управляемого изменения фокусного расстояния оптических систем. Приводятся результаты расчета двухлинзового жидкостного конденсора для трех фокусных расстояний и сравнения его с параметрами двухлинзового конденсора.
Ключевые слова: жидкая линза, оптическая система, переменное фокусное расстояние, радиус кривизны.
LIQUID LENSES CONDENSOR
Victor S. Efremov
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA), 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo, Candidate of Technical Science, Associate Professor, Associate Professor of Nanosystems and optical devices department, tel. (383) 343-91-11, e-mail: [email protected]
Igor O. Mikhailov
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA), 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo, Candidate of Technical Science, Associate Professor, Associate Professor of Nanosystems and optical devices department, tel. (383) 343-91-11, e-mail: [email protected]
Viktor B. Shlishevsky
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA), 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakh otnogo, Doctor of Technical Science, Professor, Professor of Photogrammetry and Remote Sensing devices department, tel. (383) 361-08-66, e-mail: [email protected]
The possibility of the use new component are Discussed on base of the optical liquids, providing possibility of the operated change the focal length of the optical systems. Happen to the results of the calculation two lens liquid condensor for three focal lengths and comparisons him with parameter two lens condensor.
Key words: liquid lens, optical system, variable focal length, radius of curve.
Жидкие (или жидкостные) линзы (ЖЛ), в отличие от обычных твердотельных, позволяют при определенных условиях в значительных пределах изменять
свое фокусное расстояние. Это замечательное свойство существенно расширяет функциональные возможности оптических систем в реальном времени, что немаловажно для адаптивной оптики.
Для задач подсветки объектов разрабатываются адаптивные жидколинзовые оптические системы с изменяемым углом расходимости излучения [1]. Эту задачу возможно решить с использованием одной управляемой системой ЖЛ вместо нескольких твердотельных систем конденсоров. Положительным фактором будет снижение массогабаритных характеристик всего изделия. В таблице приведены параметры жидколинзового конденсора для подсветки находящегося на разных расстояниях объекта.
Таблица
Параметры жидколинзового конденсора
Параметры Размер объекта 1,75 м
Угол расходимости излучения, рад 0,0175 0,0117 0,0058
Фокусное расстояние, мм 100 150 300
На рис. 1 показана типовая конструкция двухлинзового жидкостного конденсора, состоящая из положительной плосковыпуклой линзы и положительного мениска, составленного из положительной плосковыпуклой линзы и отрицательной плосковогнутой линзы. В качестве преломляющей жидкости используется 1-бромнафталан с показателем преломления 1,6582. Материалом мембран ЖЛ служит силикон (смесь фенила и гептила) с показателем преломления 1,501. Изменение радиусов кривизны поверхностей в данной конструкции достигается изменением давления жидкости в камерах.
Рис. 1. Типовая конструкция двухлинзового жидкостного конденсора
На рис. 2 приведены оптические схемы и графики концентрации энергии в аберрационном пятне рассеяния жидколинзовых конденсоров с разными фокусными расстояниями и относительными отверстиями.
а)
в)
/=300 мм,/)/ 1 : 4,145
0,0000 ОЕС 2.1000 ОЕй
0,000 125.000 250.0
КЙ01иЗ ЕКОМ СБЫТОЙ 1М у«т
СЕОМЕТКТС ЕИСТКСЬЕО ЕЫЕРСУ
б)
3.0000 ОЕС
Р?ЯЕ)1118 Е1?ОМ СЕМТ1?01Е) /ил
СЕОМЕТ1?1С ЕГЧСтеСиЕО ЕМЕ1?СУ
г)
3.0000 ОЕБ
кнрщз ЕЙОМ СЕГЧТЙОЮ ца\
СЕОМЕТЕ?1С ЕЫСТРСЬЕР ЕИЕРБУ е)
Рис. 2. Двухжидколинзовые конденсоры: а), в), д) - оптические схемы, б), г), е) - графики концентрации энергии в аберрационном пятне рассеяния Для сравнения на рис. 3 приведены оптическая схема и график концентра-
ции энергии в аберрационном кружке рассеяния двухлинзового стеклянного (стекло марки СТК3) конденсора; показатель преломления стекла для длины волны 850 нм равен 1,6595, т. е. достаточно близок к показателю преломления 1-бромнафталана. По качеству изображения эти системы сравнимы.
f = 100 мм, D/f = 1 : 1,5
а)
Рис. 3. Двухлинзовый конденсор: а) - оптическая схема, б) - график концентрации энергии в аберрационном пятне рассеяния
Результаты проведенных расчетов показали возможность разработки оптических систем на основе ЖЛ для решения задач подсветки объектов при различных углах расходимости излучения. Исследование иных принципов построения ЖЛ конденсоров позволит оптимизировать задачи подсветки объектов и конструкций ЖЛ конденсоров.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Zhang, D.-Y. Fluidic Adaptive Lens with High Focal Length Tunability / D.-Y. Zhang [et al.] // Applied Physics Letters. - 2003. - vol. 82. - pp. 3171-3172.
© В.С. Ефремов, И.О. Михайлов, В.Б. Шлишевский, 2013
