Optiska system är i sjukhus, satelliter och din mobiltelefon . Du möter förmodligen dussintals optiska system i ditt dagliga liv : från skärmen på din dator , till reflektorn i ditt kök armatur , till titthål i dörren. Dessa system har mycket lite gemensamt , men det finns en gemensam uppsättning rättigheter som måste behandlas i utformningen av varje livskraftig optiskt system . Definiera krav
Den första jobb med en optiska system ingenjör är att definiera systemkrav . Detta är det viktigaste steget ; slarva här kommer att hemsöka dig senare . Kraven kommer att få raffinerad och ändras vid konstruktionen fortskrider . Definiera kraven heltäckande så snart som möjligt .
< P> Ta till exempel den dörren titthål . Man kan säga att kravet är att låta människor inne att se människor utanför dörren . Men sedan en glasdörr skulle vara den enklaste lösningen . Så den verkliga ursprungliga krav skulle vara något i stil med ” tillåta människor inne i en dörr för att identifiera vem som helst inom 6 meter från sin ytterdörr utan att personen utanför att se inuti . ”
Begränsningar
en titthål är en sådan enkel sak — men det är utformat för en viss uppsättning krav .
Identifiera begränsningar är en förlängning av att definiera kraven . Till exempel skulle det titthål ha en begränsning som ” systemet måste vara tillräckligt liten för att inte äventyra den strukturella integriteten eller brand barriär av dörren . ” Varje optiskt system har en övergripande begränsning : kostnad . Även de dyraste systemen har en kostnadsbegränsningnågonstans .
< P > De krav och begränsningar börjar som idéer som den optiska systemingenjör översätter till siffror. Så kraven för dörr titthål kan vara något i stil med: ” en passiv bildsystem tillräckligt känsliga för att ge hög kontrast i ljuset från ett tak fixtur , som väger mindre än sex gram med ett cirkulärt synfält på 80 grader , med en total systemlängd av två inches , en diameter på en halv tum , och vinkelupplösning halv grad . ” Addera genomströmning
en av de primära oro för systemet konstruktion är det optiska genomströmning. Det är teoretiskt möjligt att bygga ett optiskt system med extremt bra bildegenskaper , till exempel, men en som inte levererar tillräckligt med ljus för ögat, film eller annan detektor . Hur mycket ljus kommer att finnas i de förhållanden under vilka systemet kommer att arbeta ? Hur mycket av detta kommer optiken in? Hur mycket kommer att göra det hela vägen till detektorn och har översatts till en användbar signal ? Genomströmning kommer att bestämma diametern för optiken , känsligheten hos detektorn , antalet optiska ytor och beläggningen på de optiska ytorna .
Modulation Transfer Function
moduleöverföringsfunktion, eller MTF , med ett optiskt system är ett mått på hur väl den överför information inifrån systemet till utanför systemet , eller vice versa . Det varierar med spatial frekvens ; dvs ändras det beroende på hur fina detaljerna är . Till exempel, om du tittar på ett fält av majs på avstånd , kommer du att se gröna växter borstad med puffar av guld. När du kommer närmare ser du att guld är på grund av en tofs som sticker ut från toppen av plantan ; ännu närmare , och du ser tofsen består av enskilda grainlike skida , och ännu närmare du ser den lilla pollen på ytan av baljorna . Du kan inte se detaljer när du är långt borta eftersom ögat inte har en MTF-plattform så högt på den fina rumslig skala . När du närmar , detaljerna verkar större , och de omfattas av det goda MTF -regionen i ögat .
< P> Oavsett om svetsning av metall med laser eller avbildnings information om en avlägsen galax är MTF viktigt . MTF påverkas av storleken på optiken , ytkvaliteten hos de linser och speglar , storleken av pixlarna på detektorn , genomströmningen – och mer
repa ytan
.
Optiska systemingenjörer tillbringar sina karriärer förbättra sina kunskaper och förmåga. Det finns massor av andra problem : hur våglängd kommer att använda systemet och hur väl de olika våglängder som skickas genom systemet ? Är polarisering viktigt för denna applikation , och hur kommer den att påverkas ? Hur kommer systemet att testas för att verifiera att det fungerar ? Hur väl fungerar systemet fem år från nu , och hur kan någon förutse det ? Kommer ljuset så starkt att det kan skada systemet ? Är systemet går in i en miljö som gör det bryts ned , och hur ? Även denna sammanfattning ger dig en aning om vad jobbet innebär , det tar många år att bli en kompetent optiska system designer . Addera