Оптическая локация

digger> A в кoрень крылa зa oбтекaтель? ИМХO oн сильнo тoлще,чем существующaя линзa OЛС.
Придется ставить ДВЕ системы - на правую и левую сторону.

yacc>> Где-то фотки недавно видел с некой ракетой с ИК головкой, там сетка была ( вроде на линзе ) - случаем не для того, чтобы ее охладить?
Aaz> Что-то сумнительно мне... Наткнетесь еще раз - вывесите плиз.
Су-24 и Су-24м _продолжение мыслей [KAV#16.01.08 23:36] - вот эта фотка.

Aaz> А что "М-да..."? Чудес, как известно, не бывает...
В том-то и дело. Вот заглянет Tzvk и пояснит - что-то склероз у меня с геометрической оптикой... но сдается мне, что если у меня фиксирована площадь матрицы и требуемый угол зрения, то увеличение площади объектива или что там еще особо не поможет для поднятия чувствительности. Собственно это я и имел ввиду. Поможет разве что охлаждение всего чего возможно вокруг чтобы шумов поменьше было, увеличение квантового выхода матрицы и уменьшение потерь в стекле оптической системы... ну собственно некие алгоритмы обработки ( например как вычитание теневых шумов в цифрозеркалках... но там затвор механический - с электронным будет хитрее ).
Ну и как вариант - лазерный подсвет.

Aaz>> А температура охлаждения какая прописана там и там? Важно это, а не тип системы...
Darth> Сие мне неведомо (уверен, однако, что ведомо Muxel'ю, ибо ничто не ускользает от зоркого глаза его ). однако ясно, что охлаждение сжиженным газом д.б. куда более глубокое, чем воздушное.
Угу - или БОЛЕЕ ДОЛГОЕ...
К сожалению, вопрос с температурами Muxel не выяснил, а второй мой источник сейчас недосягаем.

>>ЗЫ: Насколько я понимаю, это УР с ТВ-ГСН, т.е. там вопрос об охлаждении не стоит.
digger> В Стингере тoже мaтрицa - в некoтoрoм рoде пoxoже, и oxлaждение тaм есть.
Мы говорим об охлаждении СТЕКЛА. Касательно "похоже" - так в "Стингере" как раз ИК(+УФ).

yacc>>> Где-то фотки недавно видел с некой ракетой с ИК головкой, там сетка была ( вроде на линзе ) - случаем не для того, чтобы ее охладить?
Aaz>> Что-то сумнительно мне... Наткнетесь еще раз - вывесите плиз.
yacc> Су-24 и Су-24м _продолжение мыслей [KAV#16.01.08 23:36] - вот эта фотка.

на фотографии ракета Х-25МЛ, на голове напыление играет роль фильтра для лучщей хахватываемости отраженного луча от цели

Aaz> ЗЫ: Насколько я понимаю, это УР с ТВ-ГСН, т.е. там вопрос об охлаждении не стоит. Скорее всего, просто упрочнение стекла армированием - это оказалось более приемлемым, чем делать его толстым.

на голове именно напыление а не армирование, вроде как золотое

yacc> 2 Tzvk что-то торможу я сегодня... В общем к чему я веду - имеем одну и ту же площадь приемника. Надо повысить чувствительность ( количество фотонов на еденицу площади ) оставив тот же угол обзора ( поле зрения - т.е. если скажем у нас линейка в 20 пикселей то и угол 20 градусов относительно оптической оси то в обоих случаях /с новой и старой оптической системой / пикселю N должен соответсвовать такой же угол относительно оптической оси прибора ) . Как это решить с точки зрения оптики манипулируя оптической системой?

Не менять фокус Вы же просто хотите увеличить собирающую площадь. Вот и увеличивайте Угловой масштаб от этого не изменится, ибо он определяется главным образом фокусом. Ну и всякими аберрациями типа дисторсии и кривизны поля, от которых при обработке изображения можно избавиться деконволюцией, если очень хочется.

yacc> но сдается мне, что если у меня фиксирована площадь матрицы и требуемый угол зрения, то увеличение площади объектива или что там еще особо не поможет для поднятия чувствительности.

Э... Вы што такое говорите? Как это не поможет? Допустим, у вас изначально N квадратных сантиметров линзы собирали свет на M пикселей матрицы. Вот мы увеличили диаметр линзы в 2 раза, тогда 4М квадратных сантимтеров будут посылать учетверённый поток на же N¹ пикселей матрицы. Фокус-то мы не меняли. Масштаб изображения тот же. Т.е. отклик на матрице будет в 4 раза выше.

yacc> Поможет разве что охлаждение всего чего возможно вокруг чтобы шумов поменьше было,

Необходимость в охлаждении зависит от абсолютных потоков, с которыми предполагается работать. Вот, например, в астрономии потоки маленькие и там матрицы делают специальные, с пониженным тепловым шумом, а также охлаждают эффектом Пельтье или жидким азотом (на более серьёзных приборах). Если предполагается работать с большими потоками, то охлаждение не так критично, ибо тепловые шумы дают малый вклад в отсчёты. Собственно, в цифровые фотоаппараты вроде никто ещё азот пока не лил .

yacc>увеличение квантового выхода матрицы и уменьшение потерь в стекле оптической системы...

Это всё несущественно (не даст существенного прироста чувствительности) и зависит от условий применения. Может оказаться, что можно и без этого обойтись.


¹ Подразумевается, что рост аберраций при увеличении диаметра не сильно сказывается на изображении. Т.е. Изображение существенно больше элемента разрешения объектива (не точечное), либо при увеличении диаметра приняты меры по снижению аберраций. Т.е. не просто взяли стёкла той же кривизны и тех же сортов, но и пересчитали схему таким образом, чтобы она не ухудшала качество изображения.

Tzvk> Не менять фокус Вы же просто хотите увеличить собирающую площадь. Вот и увеличивайте
Правильно. А что при этом с линзой будет? ( скажем с ее толщиной ) ? И это возможно не до бесконечности... Разика в два диаметр может и увеличите, а дальше начнутся проблемы.... И придете вы к многолинзовой системе или зеркалу - выбора у вас не будет. Либо будете задачу под другим ракурсом рассматривать ( уменьшим угол зрения и поставим более быструю матрицу на обработку или набор матриц и будем обрабатывать сигнал с них в параллель чтобы в ту же скорость вписаться )

Tzvk> Э... Вы што такое говорите? Как это не поможет? Допустим, у вас изначально N квадратных сантиметров линзы собирали свет на M пикселей матрицы. Вот мы увеличили диаметр линзы в 2 раза, тогда 4М квадратных сантимтеров будут посылать учетверённый поток на же N¹ пикселей матрицы. Фокус-то мы не меняли. Масштаб изображения тот же. Т.е. отклик на матрице будет в 4 раза выше.
Ну там я выше написал... Вы рассматриваете более простую задачу, а именно фокусирование пучка параллельных лучей на площадь - там все проще. Я смотрю более сложную - формирование изображения удаленных предметов. Здесь хитрее.

Tzvk> Необходимость в охлаждении зависит от абсолютных потоков, с которыми предполагается работать. Вот, например, в астрономии потоки маленькие и там матрицы делают специальные, с пониженным тепловым шумом, а также охлаждают эффектом Пельтье или жидким азотом (на более серьёзных приборах). Если предполагается работать с большими потоками, то охлаждение не так критично, ибо тепловые шумы дают малый вклад в отсчёты. Собственно, в цифровые фотоаппараты вроде никто ещё азот пока не лил .
Не забываем, что в астрономии время экспозиции может измеряться минутами/часами.
Темновые шумы в фотоаппаратах еще как влияют! Просто вы не замечаете пользуясь ЦФК, что там делается вычитание темнового кадра, который запоминается перед открытием затвора. Можете взять бюджетную мыльницу с электронным затвором и сравнить результаты с нее на ISO400 с цифрозеркалкой И охлаждение даже ЦФК дает уменьшение шума. На дорогих цифрозадниках для среднеформаток батареи Пельте ставят.

yacc>>увеличение квантового выхода матрицы и уменьшение потерь в стекле оптической системы...
Tzvk> Это всё несущественно (не даст существенного прироста чувствительности) и зависит от условий применения. Может оказаться, что можно и без этого обойтись.
У стандартных матриц коээф. заполнения около 30% ( отношение площади светочувствительной части пикселя к площади всего пикселя ) - остальное занимает логика. Некоторые виды ПЗС ( кажется с обратным облучением называется ) имеют коэфф. заполнения фактически 100% и будучи охлажденными считают вплоть до фотона. Не думаю, что матрицы для ОЛС настолько совершенны.
Объектив с F5.6 и с F2.8 по диаметру не в разы отличаются, а 4 кратное снижение выдержки - это очень полезно, особенно для съемки с рук. Ведь кроме относительного отверстия есть еще и собственно светосила, показывающая насколько теряется поток света в оптической системе.

Tzvk>> Не менять фокус Вы же просто хотите увеличить собирающую площадь. Вот и увеличивайте
yacc> Правильно. А что при этом с линзой будет? ( скажем с ее толщиной ) ?

Ну, поинтересуйтесь коэффициентами пропускания современных стёкол. Например, тут: GlassBank - каталог оптических стёкол или Бесцветное оптическое стекло :: Оптические материалы :: ЛЗОС . Даже если увеличивать линзу пропорционально, то при увеличении её в 2 раза толщина также вырастет в 2 раза. Если считать, что поглощение у нас экспоненциальное (закон Бугера), то потери света в линзе возрастут в е раз. Какой ужос, казалось бы, а теперь впору глянуть на абсолютные цифры. Как правило объективы делают из оптических стёкол с пропусканием в видимом диапазоне 99,х (х — цифра от 0 до 9) % на 1 см (это характеристика такая — пропускание при некоей стандартной толщине). Т.е. несколько десятых процента потерянных в стекле, даже умноженные на 2.72, погоды не сделают. И уж точно не перекроют 4-кратное увеличение собираемого потока . Это вот если бы мы делали призменных спектрограф с килограммами стекла и размазыванием изображения в спектр, тогда потери в стекляшках были бы важны. Но ведь нас не это интересует?


yacc>И это возможно не до бесконечности...

Конечно не до бесконечности. Где ж Вы видели объектив бесконечного диаметра?


yacc>Разика в два диаметр может и увеличите, а дальше начнутся проблемы....

Разве что с массой и габаритами.

yacc>И придете вы к многолинзовой системе

Ээ... А у нас разве изначально не многолинзовая система была? Ну хотя бы двойная.

yacc>или зеркалу - выбора у вас не будет.

А собственно, чем не нравится зеркало? Я только за. Правда, оно даже больше свету жрать будет, чем линза, но зато проще и легче.

yacc> поставим более быструю матрицу или набор матриц

В быстрых матрицах сигнал/шум меньше, кстати. И вообще, не совсем понял, зачем ставить более быструю матрицу? Зачем уменьшать поле зрения?

Tzvk>> кажется с обратным облучением называется

с обратной засветкой.

yacc> Объектив с F5.6 и с F2.8 по диаметру не в разы отличаются, а 4 кратное снижение выдержки - это очень полезно, особенно для съемки с рук. Ведь кроме относительного отверстия есть еще и собственно светосила, показывающая насколько теряется поток света в оптической системе.

Светосила — квадрат относительного отверстия Собственно, это мы и видим. Диаметр отверстия у F2.8 в два раза выше, а светосила — в 4.

Tzvk> Светосила — квадрат относительного отверстия Собственно, это мы и видим. Диаметр отверстия у F2.8 в два раза выше, а светосила — в 4.
Тады вопрос - вот три объектива :
Объектив CANON EF 70-300 mm f/4-5.6 IS USM :: FOTO.RU
светофильтр 58 мм на длинном конце порядка 5.6


светофильтр 67 мм на длинном конце - 4


светофильтр 77 мм на длинном конце - 2.8
Согласись, разница в диаметре ( по светофильтру можно смотреть диаметр внешней линзы ) вовсе не в два раза ... Что за фигня? Этого же типа быть не должно!

yacc>> поставим более быструю матрицу или набор матриц
Tzvk> В быстрых матрицах сигнал/шум меньше, кстати. И вообще, не совсем понял, зачем ставить более быструю матрицу? Зачем уменьшать поле зрения?
В том плане, что делаем больше диаметр, увеличиваем фокусное и поле зрения на ту же площадь проекции уменьшается, посему для возврата к тому же углу обзора площадь светоприемника надо увеличить, а чтобы иметь ту же скорость - скорость обработки информации ( а ее в этом случае будет больше - больше разрешение стало ) с матрицы надо увеличивать.

Tzvk> Даже если увеличивать линзу пропорционально, то при увеличении её в 2 раза толщина также вырастет в 2 раза.

Не обязательно. Можно пытаться использовать "плоские" линзы - Фазовые оптические элементы - киноформы. Библиотека. Единое окно доступа к образовательным ресурсам.

Tzvk>> Даже если увеличивать линзу пропорционально, то при увеличении её в 2 раза толщина также вырастет в 2 раза.
Balancer> Не обязательно. Можно пытаться использовать "плоские" линзы - Фазовые оптические элементы - киноформы. Библиотека. Единое окно доступа к образовательным ресурсам.

Можно. Только качество изображения будет фиговое, а поле зрения маленькое. Насколько я представляю, эти с позволения сказать линзы используются не для построения изображений, а для фокусировки световых пучков. Т.е. о панорамности можно забыть. Поставить вместо матрицы ФЭУ какой-нибудь и махать координатором из-стороны в сторону...


Ну и надо в монохроматическом свете работать. Для лазера пойдёт.

Tzvk>> Светосила — квадрат относительного отверстия Собственно, это мы и видим. Диаметр отверстия у F2.8 в два раза выше, а светосила — в 4.
yacc> Тады вопрос - вот три объектива :
yacc> Объектив CANON EF 70-300 mm f/4-5.6 IS USM :: FOTO.RU
yacc> светофильтр 58 мм на длинном конце порядка 5.6
yacc> Объектив CANON EF 70-200 mm f/4 L IS USM :: FOTO.RU
yacc> светофильтр 67 мм на длинном конце - 4
yacc> Объектив CANON EF 70-200 mm f/2.8 L IS USM :: FOTO.RU
yacc> светофильтр 77 мм на длинном конце - 2.8
yacc> Согласись, разница в диаметре ( по светофильтру можно смотреть диаметр внешней линзы ) вовсе не в два раза ... Что за фигня? Этого же типа быть не должно!

Блин. Ты совершенно верно сказал, что с геометрической оптикой у тебя нелады. Так надо сходить уже и освежить её в голове. Зачем меня пытаться подловить?

Вот, например, первая попавшаяся ссылка по светосиле: Светосила объектива — Википедия
Они говорят то же, что и я. Жыдомасонский заговор?

Что касается твоего вопроса про три объектива, то диаметр светофильтра (если это вообще диаметр светофильтра, а не посадочного кольца под него) не имеет прямого отношения к диаметру рабочего отверстия объектива.
Посмотрим, что пишутЪ
1 Объектив. Фокус — 70-300, относительное отверстие — 1:4-5.6 (не совсем ясно, что означает вторая цифра.). Стало быть отверстие — 17.5 (для 1:4) и 12.5мм (для 1:5.6).
Да, открою такой секрет: диаметр рабочего отверстия совершенно не обязан совпадать с диаметром внешней линзы и тем более светофильтра. Тем более для систем с переменным фокусом

2 Объектив. Фокус — 70-200, отн.отв. — 1:4, следовательно отверстие — 17.5 мм.
3 Объектив. Фокус — 70-200, отн.отв. — 1:2.8, следовательно отверстие — 25 мм.

Как видим, Для F/2.8 и F/5.6 отверстия отличаются ровно в два раза, при одном и том же фокусе. Ну, собственно, так и должно быть. Эти же величины используются при фотометрических рассчётах экспозиции.

ЗЫ Я просто несколько лет занимался разработкой всяких стекляшек (линзы, призмы, объективы) по научной работе. Немножко знаю, что там к чему

Tzvk> 1 Объектив. Фокус — 70-300, относительное отверстие — 1:4-5.6 (не совсем ясно, что означает вторая цифра)

это указан диапазон макс. положений диафрагм в диапазоне фокусных 70-300мм т.е. на 70мм макс.светосила будет 4, а как выдвинеш хобот до 300 - то и светосила упадет до 5.6

на самом деле совсем необязательно падение светосилы при увеличении фокуса, более дорогие объективы имеют постоянную "дырку" на всем диапазоне фокусных.

Tzvk>> 1 Объектив. Фокус — 70-300, относительное отверстие — 1:4-5.6 (не совсем ясно, что означает вторая цифра)
elevon> это указан диапазон макс. положений диафрагм в диапазоне фокусных 70-300мм т.е. на 70мм макс.светосила будет 4, а как выдвинеш хобот до 300 - то и светосила упадет до 5.6

Хм. Было такое предположение, но смутило, что у остальных такого не указано.

Будем считать, что они из разряда "более дорогих". Или просто так спроектированы, что сохраняют "дырку" в обоих положениях.

Тогда.
1 Объектив. D = 17.5 - 53.6 мм
2 Объектив. D = 17.5 - 50 мм
3 Объектив D = 25 - 71.4 мм

Смотрим опять F/2.8 и F/5.6. Отверстия отличаются в 1.38 раза, но и фокусы в полтора раза различны. Умножаем 1.38 на 1.5, получаем почти два. Разницу списываем на погрешность округления

Tzvk> Блин. Ты совершенно верно сказал, что с геометрической оптикой у тебя нелады. Так надо сходить уже и освежить её в голове. Зачем меня пытаться подловить?
Tzvk> Вот, например, первая попавшаяся ссылка по светосиле: Светосила объектива — Википедия
Tzvk> Они говорят то же, что и я. Жыдомасонский заговор?
ну посмотри сам:

Светосила объектива — отношение освещённости оптического изображения, образованного объективом в плоскости светочувствительного материала, к яркости фотографируемого объекта.

Иногда светосилой неправильно называют величину знаменателя максимального относительного отверстия.

 

Tzvk> Что касается твоего вопроса про три объектива, то диаметр светофильтра (если это вообще диаметр светофильтра, а не посадочного кольца под него) не имеет прямого отношения к диаметру рабочего отверстия объектива.
Если более точно подходить - согласен. Но диаметр внешней линзы БОЛЬШЕ диаметра рабочего отверстия.

Tzvk> 1 Объектив. Фокус — 70-300, относительное отверстие — 1:4-5.6 (не совсем ясно, что означает вторая цифра.). Стало быть отверстие — 17.5 (для 1:4) и 12.5мм (для 1:5.6).
Ну елки палки... ты взял да подставил в формулу ... и получил относительное отверстие ... для эквивалентного однолинзового объектива... ( а реальный сложнее )

Tzvk> Да, открою такой секрет: диаметр рабочего отверстия совершенно не обязан совпадать с диаметром внешней линзы и тем более светофильтра. Тем более для систем с переменным фокусом
Правильно. Вот поэтому просто площадью не возьмешь Ну возьму я диаметр объектива и сделаю его в два раза выше ... и вовсе не значит, что с учетом его устройства ( а он как пить дать будет многолинзовым ) у меня светосила поднимется в 4 раза. Поэтому просто геометрия не прокатит.
А в многолинзовых объективах кроме поглощения света самим стеклом есть еще процент неоднородностей в самом стекле и рассеяние света при прохождении оптической системы. Вовсе же не обязательно именно в стекле должен теряться свет ( тогда это переходит в нагрев ) - его могут поглощать и внутренние стенки объектива ...
Низкодисперсионное - это же не значит "мало поглощающее"

yacc> Ну елки палки... ты взял да подставил в формулу ... и получил относительное отверстие ... для эквивалентного однолинзового объектива... ( а реальный сложнее )

Ёпрст. Так фокус и относительное отверстие в ТТХ тоже пишутся для эквивалентного однолинзового объектива. Вообще правильно говорить эффективный фокус и эффективное отверстие. Но это длинно .


yacc> Правильно. Вот поэтому просто площадью не возьмешь Ну возьму я диаметр объектива и сделаю его в два раза выше ... и вовсе не значит, что с учетом его устройства ( а он как пить дать будет многолинзовым ) у меня светосила поднимется в 4 раза. Поэтому просто геометрия не прокатит.

О нет, проклятые инопланетяне! Только не мой мозг! Что тебе ещё не нравится? Возьми ты двухлинзовый ахромат какой-нибудь и не парься. Для оптической локации за глаза хватит. А там будет всё, как я говорил.

yacc> А в многолинзовых объективах кроме поглощения света самим стеклом есть еще процент неоднородностей в самом стекле и рассеяние света при прохождении оптической системы.

Это всё мелочи. Отражение от границ с воздухом существенно серьёзнее. Процент неоднородностей вообще оговаривается заранее при расчёте допусков на параметры линз.

yacc>Вовсе же не обязательно именно в стекле должен теряться свет ( тогда это переходит в нагрев ) - его могут поглощать и внутренние стенки объектива ...

Для этого нормальные люди рассчитывают объективы так, чтоб свет шёл через линзы (которые прозрачны), а не ЧЕРЕЗ СТЕНКИ

yacc> Низкодисперсионное - это же не значит "мало поглощающее"

Про низкодисперсионное речи вообще не шло. Вроде бы.

Немного переставлю ответы...
Tzvk> Это всё мелочи. Отражение от границ с воздухом существенно серьёзнее. Процент неоднородностей вообще оговаривается заранее при расчёте допусков на параметры линз.
Это я вспомнил уже после того как написал пост, думая о причинах потерЬ, хотел дописать ... но ты меня опередил

Tzvk> Про низкодисперсионное речи вообще не шло. Вроде бы.
Ну здрасьте - я в 12 посте с этого и начал... а народ метнулся на площадь.

Tzvk> О нет, проклятые инопланетяне! Только не мой мозг! Что тебе ещё не нравится? Возьми ты двухлинзовый ахромат какой-нибудь и не парься. Для оптической локации за глаза хватит. А там будет всё, как я говорил.
Понимаешь в чем прикол - мы не обсерваторию строим. Диаметр внешней линзы и длина объектива в широких пределах гулять не сможет - там и так как пить дать из этого выжали ( торгуясь с аэродинамиками и компоновщиками ) все что могли. А чувствительность повышать надо... Варианты?