Технология MINOS и конференция «Прикладная оптика 2010»
На конференции «Прикладная оптика 2010», проходившей в Санкт-Петербурге 18-22 октября 2010 года, сотрудниками группы «Конструктивная Кибернетика» был прочитан доклад: «Анализ влияния свойств поверхности оправ на величину теплового излучения оптических систем». Он был представлен сразу на трёх секциях: «Оптическое приборостроение – Обработка изображений»; «Тепловидение в медицине и промышленности»; «История оптики, оптика в медицине». Поясним, что этот доклад (см. публикации) был посвящён новым функциональным возможностям технологии MINOS.
Некоторые вопросы, задаваемые на различных секциях, оказались близкими по своей сути, поэтому было решено их собрать вместе, и опубликовать расширенные ответы на них в данной заметке. Ибо однотипность вопросов, задаваемых различными специалистами, указывает на их некую общность.
1. Можно ли использовать технологию MINOS, для оценки эффекта Нарцисса?
Да, технология вполне позволяет оценить этот эффект. В настоящее время как раз планируется цикл работ по данному направлению. Показанный в докладе объектив не проверялся на эффект Нарцисса, так как цель доклада была другая: показать возможности технологии MINOS по минимизации собственного паразитного излучения оптических систем. И, как смогли убедиться слушатели, она эту задачу успешно решает.
2. В книге (Голубь Б.И., Пахомов И.И., Хорохоров А.М. Собственное (тепловое) излучение элементов оптических систем оптико-электронных приборов) рассматривается вопрос собственного излучения систем. Использовалась ли эта информация при разработке технологии MINOS?
Да, в процессе разработки технологии MINOS мы изучили данную книгу. Представленные в ней методы действительно могут быть использованы для анализа собственного излучения оптических систем. Но в случае сложных оптических трактов, вывод формул, их программирование и проверка корректности вычислений очень сложны. В методе MINOS используется протестированный алгоритм трассировки луча через оптическую систему, применяются настраиваемые встроенные примитивы. Всё это вместе позволяет быстро собрать модель. Кроме того, описанные в указанной книге методики не учитывают влияния просветляющих покрытий, многочисленных переотражений и, что самое главное, никак не принимаются во внимание характеристики оправ и конструктивных элементов оптического тракта. Хотя влияние последних, на величину паразитного потока, может быть значительным – это продемонстрировано и в данном докладе, и в наших более ранних работах.
3. При чтении доклада было сказано, что планируется минимизировать поток также и путём задания специальной формы оправ. Как вы планируете это сделать, ведь прямой перебор вариантов займет много времени?
При оптимизации формы оправ планируется использовать оригинальный оптимизирующий алгоритм собственной разработки. Он работает по направленному графу без полного перебора вариантов.
4. Возможно ли получить форму оправы, соответствующую минимальному потоку, аналитически?
Аналитическое решение получить возможно только в случае очень простых, тестовых систем. Обычно мы так и поступаем, проверяя технологию MINOS. Сравниваем её результаты с результатами аналитических расчётов простых систем без упрощений и допущений, то есть исходя из первых принципов (метод ab initio). Для реальных, сложных систем полностью аналитическое решение невозможно. Всё равно интегралы придётся брать численно, методом Монте-Карло. Конечно же мы понимаем, что в случае оптимизации формы оправ, будет получен один из минимумов функции потока, скорее всего локальный. Удастся ли доказать, что он является глобальным – будет зависеть от формы и свойств поверхности оптимизации.
5. В докладе указано, что минимальный паразитный поток реализуется в случае зеркальных оправ, но в настоящее время используют чернение конструктивных элементов. Как отнестись к этому противоречию?
Противоречия здесь скорее всего нет. В докладе рассмотрена минимизация только внутреннего излучения оптической системы. Возможно, что при анализе совместно внутреннего и внешнего излучения, характеристики оправ, соответствующие минимальному общему потоку приходящему на приёмник, будут другие. Эта работа уже выполняется. Следите за нашими публикациями.
6. Рассматривалось ли влияние отдельных частей оправ на величину потока?
Да, в докладе анализировалось влияние свойств отдельных оправ на общий паразитный поток. Технология MINOS позволяет выполнить анализ структуры паразитного потока, приходящего на приёмник от любой части оправы, от любого оптического и конструкционного элемента. Эти данные можно сравнить между собой и найти наиболее проблемный узел оптического тракта. Кроме того, для каждого элемента тракта возможно получить формируемое им распределение освещенности по поверхности приёмника излучения. Данная возможность в общем перекликается с первым вопросом.
7. Рассматривалось ли явление теплопереноса в объективе?
Нет, в данной работе, явление теплопереноса мы не рассматривали. Изучалось стационарное по температуре состояние оптической системы (без градиентов). Хотя технология MINOS позволяет работать и с градиентами температур и с нестационарными температурными полями внутри и вне оптической системы. Под каждый временной срез возможно получить величину и распределение освещённости по поверхности приёмника, синтезировав таким образом «фильм».
12 ноября 2010 года.
Андрей Правдивцев,
группа «Конструктивная Кибернетика».
Обсуждение: contact@rdcn.ru
Ключевые слова: технология MINOS, прикладная оптика, эффект Нарцисса, оптимизация, паразитное излучение, величина потока излучения.
