Разработка основ композиции "неизображающих" оптических систем осветительных устройств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Гапеева, Анастасия Викторовна

• Гапеева, Анастасия Викторовна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Гапеева, Анастасия Викторовна

Содержание

ГЛАВА 1. СВЕТОВОЙ ПРИБОР

1.1 «Неизображающие» оптические системы

1.2. Осветительные устройства различных назначений

1.2.1 Проекционные аппараты

1.2.2 Осветительная система микроскопа

1.2.3 Приборы прожекторного типа

ГЛАВА 2. ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ НЕИЗОБРАЖАЮЩЕЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОСВЕТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА

ГЛАВА 3. ПРЯМАЯ И ОБРАТНАЯ ЗАДАЧИ РАСЧЕТА ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ РАВНОГО ЭЙКОНАЛА ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ДВУМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОСВЕЩЕННОСТИ

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

4.1. Метод мультиплицирования изображения

4.2. Метод элементарных отображений

4.3. Метод точечной диаграммы

ГЛАВА 5. КОМПОЗИЦИЯ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ И ПРИЕМНЫХ СИСТЕМ

5.1 Оптическая система канала подсветки

5.2 Оптическая система приёмного канала

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка основ композиции "неизображающих" оптических систем осветительных устройств»

ВВЕДЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена разработке основ композиции «неизображающих» оптических систем, служащих для формирования заданного распределения светового потока на освещаемой поверхности или в пространстве.

Актуальность исследования.

Сформировать требуемое распределение освещенности или силы света требуется при решении многих технических задач, таких как расчет светотехнических устройств, расчет систем навигации, безопасности, аварийного, жилого, промышленного освещения и т.д. Эта задача может быть решена с помощью оптических элементов и систем различной конфигурации [1]. Для обозначения класса систем, основное назначение которых - перераспределение потока источника требуемым образом с максимальной эффективностью, в мировой и отечественной литературе используется понятие «неизображающая» оптика, хотя, строго говоря, не существует оптических систем, не создающих изображения. Существуют оптические системы за счет перераспределения лучей образующие, например, равномерно освещенную площадку, которая является интегральным изображением предмета [2]. К таким системам относят оптические системы осветительных, фотометрических и некоторых фотоэлектрических приборов.

Задачу расчета «неизображающих» оптических элементов для формирования заданного распределения освещенности или силы света обычно решают в приближении геометрической оптики, т.к. длины волн применяемых источников излучения много меньше размеров освещаемой области и элементов осветительной системы. В этом случае, требуемое распределение потока определяется формой волнового фронта (поверхности равного эйконала), по нормалям к которому распространяются лучи.

С математической точки зрения, задача расчета оптической поверхности, формирующей требуемое распределение светового потока на плоскости или в пространстве, является обратной задачей. В приближении геометрической оптики обратная задача сводится к решению нелинейного дифференциального уравнения типа Монжа-Ампера [3-5]. Методы решения данного уравнения известны только для случаев радиальной и цилиндрической симметрии.

В светотехнике существует ряд методов для расчета оптических элементов, создающих требуемое распределение светового потока [6-19]. Методы светотехники позволяют учесть размер и форму источника света, но они могут быть применены только для систем, обладающих радиальной или цилиндрической симметрией.

Ввиду того, что «неизображающие» элементы и системы, как следует из их названия, не создают изображения, для оценки качества их расчета не применимы такие традиционные критерии, как поперечные или волновые аберрации, хроматические аберрации, среднеквадратическое отклонение волнового фронта, функция концентрации энергии, функция передачи модуляции и т.п. [20]. Но, тем не менее, многие «неизображающие» системы и их элементы могут быть рассчитаны с помощью методов, применяемых для расчета оптических систем, создающих изображение, таких как композиция [21], методы на основе аберраций третьего порядка [22, 23, 24], а также методы на основе подбора аналогов. В частности, в рамках теории аберраций такие системы, как конденсоры, прожекторы и пр. оцениваются чаще всего по величине поперечной сферической аберрации или размеру пятна рассеяния (размеру изображения точечного объекта) [2]. Тем не менее, оценка с точки зрения аберраций не всегда дает адекватное представление о качестве освещения (например, равномерности распределения освещенности или распределении силы света), а также о потерях энергии (светового потока) в системе [25].

Таким образом, существующие методы расчета имеют различные недостатки, поэтому разработка новых подходов, методов, алгоритмов для расчета «неизображающих» оптических систем является актуальной.

Одним из перспективных направлений применения результатов исследования является расчет вторичной оптики для мощных белых светодиодов [26]. Светодиоды имеют ряд преимуществ перед остальными источниками света: они компактны, имеют большой срок службы, большую эффективность, устойчивы к ударам и вибрациям, мгновенно включаются, не требуют специальной утилизации [27]. Использование светодиодов в светотехнических устройствах является перспективным с точки зрения энергоэффективности и энергосбережения [28]. Небольшой, относительно ламп, размер светодиодов позволяет эффективно управлять их излучением. В связи с этим для создания осветительных устройств со светодиодами перспективным является использование оптических элементов, формирующих требуемое распределение светового потока устройства за счет управления потоком каждого свето диод а в отдельности [29].

Целью работы является разработка основ композиции «неизображающей» оптической системы осветительного устройства. В соответствии с поставленной целью определены основные задачи исследования:

1. Анализ оптических систем известных осветительных устройств, понятия «неизображающая» оптика и существующих методов ее расчета.

2. Разработка принципа построения "неизображающей" оптической системы осветительного устройства, нахождение реального распределения освещенности освещаемой поверхности.

3. Вывод аналитически обоснованного определения прямой и обратной задачи оптотехники при формировании двумерного распределения освещённости.

4. Оригинальный анализ методов расчета "неизображающих"

оптических систем осветительных устройств.

5. Разработка и параметрический синтез специальных осветительных и приёмных оптических систем, построенных на применении нетрадиционных оптических элементов. Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Выполнено уточнение определения понятия «неизображающая» оптика.

2. Впервые дано аналитически обоснованное определение прямой и обратной задачи оптотехники при формировании двумерного распределения освещенности.

3. Рассмотрен принцип построения «неизображающей» оптической системы осветительного устройства, основанный на законах геометрической оптики и теории расчета оптических систем.

4. Впервые показано, что реальное распределение освещенности освещаемой поверхности определяется интегралом свертки идеального распределения освещенности и функции отображения источника излучения.

5. Выполнен оригинальный анализ методов расчета "неизображающих" оптических систем осветительных устройств.

6. Выполнена разработка и параметрический синтез специальных осветительных и приёмных оптических систем, построенных на применении нетрадиционных оптических элементов. Результаты, выносимы на защиту:

1. Уточненное определение понятия «неизображающая» оптика.

2. Принцип построения «неизображающей» оптической системы осветительного устройства.

3. Уравнение профиля поверхности отражателя, создающего требуемое распределение освещенности на освещаемой поверхности.

4. Определение реального распределения освещенности освещаемой поверхности как интеграла свертки идеального распределения

освещенности и функции отображения источника излучения.

5. Разработка и параметрический синтез специальных осветительных и приёмных оптических систем, построенных на применении нетрадиционных оптических элементов. Практическая ценность работы определяется следующим:

1. Предложенный в работе принцип построения «неизображающей» оптической системы осветительного устройства является теоретическим и практическим вкладом в теорию и практику проектирования оптических систем.

2. Рассмотренные варианты схем «неизображающих» оптических систем могут найти применение при решении различных практических задач оптотехники осветительных устройств.

3. Полученное уравнение профиля поверхности отражателя может быть использовано для определения его формы, исходя из заданных требований к освещенности освещаемой поверхности.

Апробация работы. Результаты выполненных исследований были доложены: на XLII научной и учебно-методической конференции Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (НИУ ИТМО) (29 января -1 февраля 2013 г.), на II Всероссийском конгрессе молодых ученых «КМУ-2013» (9-12 апреля 2013 г.), на VIII Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика — 2013» (14 - 18 Октября 2013 г.).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 2 работы в журналах из перечня ВАК.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (58 наименований), изложенных на 80 страницах и содержит 34 рисунка. Содержание работы.

Введение диссертационной работы посвящено обоснованию актуальности выбранной темы. Во введении определены цели и задачи

выполненного исследования, приведены положения, раскрывающие его научную новизну и практическую ценность, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации выполнен краткий обзор различных световых приборов, применительно к оптическим системам которых можно употребить понятие «неизображающая» оптика. Проведен краткий обзор существующих методов расчета «неизображающей» оптики.

Во второй главе изложен принцип построения «неизображающей» оптической системы осветительного устройства. Получено уравнение, описывающее реальное распределение освещенности на освещаемой поверхности при освещении ее источником конечных размеров через отверстие в экране. Получено уравнение поверхности отражателя, исходя из требований к распределению освещенности на освещаемой поверхности. Получено решение данного уравнения для случая равномерной освещенности поверхности.

Третья глава посвящена решению прямой и обратной задач расчета поверхности равного эйконала при формировании двумерного распределения освещенности. Показано, что в приближении геометрической оптики прямая задача решается однозначно, а обратная сводится к решению нелинейного дифференциального уравнения Монжа-Ампера.

В четвертой главе рассмотрены методы расчета оптических систем осветительных устройств, в частности: метод мультиплицирования изображения, метод элементарных отображений и метод точечной диаграммы. Методом мультиплицирования изображений проведен расчет имитатора солнечного излучения.

Пятая глава посвящена композиции и параметрическому синтезу специальных осветительных и приемных систем основанных на применении нетрадиционных оптических элементов. В частности, разработана композиция каналов подсветки и приема неконтактного оптического взрывателя ракет активного типа.

В заключении изложены основные результаты и выводы.

ГЛАВА 1. СВЕТОВОЙ ПРИБОР

1.1 «Неизображающие» оптические системы

«Неизображающей» называют оптическую систему, позволяющую получить требуемое распределение светового потока источника на заданной плоскости или в пространстве с максимальной эффективностью и при отсутствии требований к качеству изображения. Под эффективностью здесь понимается отношение потока, вышедшего из системы к потоку в систему вошедшему.

Световые приборы, оснащенные оптической системой для перераспределения светового потока их источника, появились давно, простейшим примером может служить лампа с отражателем, а более сложным — система освещения по Кёлеру, применяемая в микроскопах. Однако понятие «неизображающая» оптика не применялось к оптическим системам таких приборов, т.к. методы их расчета основывались на получении изображения источника.

Появление понятия «неизображающая» оптика связано с задачей эффективной концентрации солнечной энергии. Для решения этой задачи в середине шестидесятых годов независимо друг от друга советским ученым В.К. Барановым, немецким ученым М. Плоке и американским Р. Уинстоном был создан составной параболический концентратор. Оптические системы, рассчитанные по методам изображающей оптики, в том числе осветительные, не позволяли эффективно концентрировать энергию [30].

Дальнейшее развитие «неизображающей» оптики связано с началом применения в системах освещения мощных белых светодиодов. Здесь «неизображающая» оптика представлена оптическими элементами с преломляющими и отражающими поверхностями свободной формы, применяемыми индивидуально для каждого светодиода. За счет того, что светодиод, как правило, представляет собой прибор небольших размеров,

удобно управлять светораспределением каждого светодиода в отдельности, получая, в конечном счете, требуемое распределение светового потока осветительного устройства [26].

Таким образом, задачи, которые решаются неизображающей оптикой, можно разделить на два класса - задача концентрации и задача освещения. Задача освещения чаще всего заключается в получении равномерной освещенности в световом пятне.

Простейший метод расчета концентраторов - метод краевого луча. Метод был предложен Р. Уинстоном (подобная методика использовалась и В.К. Барановым) в 70-х годах 20 века [30]. Данный метод достаточно успешно используется и для расчета других типов концентраторов -гиперболических и эллиптических. На основе метода краевого луча Р. Уинстоном и В. Велфордом был создан метод потоковых линий, позволяющий рассчитывать сложные отражатели, осветительные системы, а также системы концентрации света [31]. Для этих целей могут быть применены и методы, основанные на принципах и законах термодинамики, но они не получили широкого распространения, хотя базовые термодинамические выводы весьма важны в неизображающей оптике [32]. В середине 90-х годов XX века испанскими учеными П. Бенитозом и X. Минано был разработан метод расчёта «неизображающих» оптических систем, получивший название «Simultaneous Multiple Surface Method» (метод Минано-Бенитоза), который может быть автоматизирован [33, 34]. Все вышеперечисленные методы применяются в основном для концентрации света.

В России «неизображающая» оптика и методы её автоматизированного расчета пока не получили широкого распространения, но следует отметить работы Ю.Б. Айзенберга, а так же В.В. Трембача в области расчета осветительных систем.

Для автоматического расчета «неизображаюшей» оптики, как правило, используют непоследовательную трассировку лучей методом Монте-Карло, в

отличие от последовательной, используемой при расчете изображающей оптики [35]. Метод Минано-Бенитоза не требует трассировки лучей, но при этом теряется гибкость расчета и его точность. При этом возникает необходимость задания источников света максимально точными моделями, проблемы описания и оптимизации сложных поверхностей [36].

1.2. Осветительные устройства различных назначений

С помощью оптических приборов наблюдают, как правило, не самосветящиеся предметы. Этим определяется необходимость включения в состав оптического прибора осветительного устройства. К числу таких приборов относятся проекционные аппараты и микроскопы.

1.2.1 Проекционные аппараты

По способу освещения наблюдаемых предметов различают диапроекционные аппараты, эпипроекционные аппараты и эпидиапроекторы [42]. Диапроекционные аппараты служат для проецирования прозрачных слайдов на просвет на экран. К проекционным аппаратам этого типа относят диапроекторы, кинопроекционные аппараты, фотоувеличители и т.п. Оптическая система осветительного устройства диапроектора формирует изображение источника света в выходном зрачке проекционного объектива, заполняя апертурную диафрагму светом. Оптическая схема диапроекционного аппарата представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Оптическая схема диапроекционного аппарата: 1 — источник света; 2 - конденсор; 3- диапозитив (оригинал); 4 - объектив; 5 -

экран

Эпипроекционные аппараты предназначены для проецирования непрозрачных оригиналов (на отражение) на экран. Оптическая схема эпипроекционного аппарата представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 — Оптическая схема эпипроекционного аппарата: 1 -источник света; 2 - отражатель; 3 — проецируемый оригинал; 4 - объектив; 5

- зеркало; 6 - экран

Эпидиапроекционный аппарат представляет собой комбинацию диа- и эпипроекционных аппаратов и позволяет наблюдать изображения как прозрачных слайдов, так и непрозрачных оригиналов. Оптическая схема эпидиапроектора в режимах работы эпипроекции и диапроекции представлена на рисунке 1.3 а, б.

Рисунок 1.3- Схема простейшего диапроектора в режимах работы: а - эпипроекции; б - диапроекции; 1 - кожух; 2 - источник света;

3 - сферическое зеркало; 4 - плоское зеркало; 5 - сферическое зеркало;

6 - непрозрачный оригинал; 7 - объектив эпипроектора; 8 - конденсор; 9 -рамка для диапозитива; 10 - объектив диапроектора; 11 - вентилятор

1.2.2 Осветительная система микроскопа

В ряде случаев параметры осветительного устройства функционально связаны с параметрами оптической системы оптического прибора. На рисунке 4 представлена принципиальная схема оптической системы микроскопа [43].

6'

Рисунок 1.4 - Принципиальная схема микроскопа

На этой схеме осветительное устройство представлено источником света JI, полевой диафрагмой микроскопа Д„, апертурной диафрагмой микроскопа Да и оптической системой, состоящей из двух компонентов: коллектора Кл и конденсора К. Коллектор Кл формирует изображение источника света JI в плоскости апертурной диафрагмы микроскопа Да, расположенной в передней фокальной плоскости конденсора и выполняет функции входного зрачка конденсора. Конденсор К и объектив микроскопа Об переносят изображение источника света в заднюю фокальную плоскость объектива, в которой расположен его выходной зрачок. Непосредственно за коллектором Кл осветительного устройства расположена полевая диафрагма микроскопа Д,„ изображаемая конденсором К в плоскость наблюдаемого предмета АВ. Такая схема освещения наблюдаемого предмета, называемая схемой освещения по Кёлеру, исключает неравномерность освещения предмета из-за неравномерной яркости излучения поверхности источника.

Осветительные устройства микроскопов различного назначения строятся по схемам, представляющим габаритные модификации рассмотренной.

Световой поток, заполняющий полевую диафрагму круглой формы и падающий на наблюдаемый участок поверхности предмета, равен [43]:

Фр = n2L^T0CripSin2crpy2, (1.1)

где Z/Q— яркость источника излучения, приведенная (редуцированная) к вакууму;

тос - коэффициент пропускания оптической системы осветительного устройства микроскопа;

npsin(rp - передняя числовая апертура объектива микроскопа; у - радиус круга наблюдаемой поверхности предмета. Световой поток, прошедший через объектив микроскопа и формирующий образованное им изображение в плоскости предмета окуляра, равен:

% = rocTpn2L0n'2sir^a^y'2, (1.2)

где тр — коэффициент пропускания оптической системы объектива микроскопа;

n(psin(jp - задняя числовая апертура объектива микроскопа; у' - радиус изображения наблюдаемой поверхности предмета, образованного оптической системой объектива микроскопа.

При тос = тр = 1 соотношения (1.1) и (1.2) определяют взаимосвязь геометрических параметров оптической системы микрообъектива, поскольку в соответствии с законом сохранения энергии (или в соотвтствии со свойством световой трубки) справедливо равенство фр=ф'р, а, следовательно,

npysin(Tp = n'pypSinap, (1.3)

Это соотношение справедливо для всех оптически сопряженных плоскостей оптической системы и определяет инвариант Лагранжа-Гельмгольца в виде: J = пу sine.

Вполне очевидно, что при неизменных параметрах оптической системы осветительного устройства микроскопа световой поток должен заполнять полевую и апертурную диафрагмы максимального диаметра, определяемого максимальным диаметром круга наблюдаемой поверхности и максимальной передней числовой апертурой микрообъектива. При этом оптические параметры осветительного устройства должны быть таковы, чтобы в осветительное устройство поступал световой поток, равный

Ф0у = TcLoJlpSin2Gp maxSp тах> 0-4)

где nsin2apmax - телесный угол, соответствующий максимальному апертурному углу (Jpmax объективов комплекта; Svmax, - наибольшая площадь наблюдаемой поверхности. При круглой форме полевой диафрагмы имеем:

Jmax Ур max^lpSiTI-Gp max 0*5)

Так, например, для планапохроматических объективов для проходящего света при 2у —25 мм имеем [44,45]:

У' 12.5

Ушах = тт-= "ИГ = 12S мм;

об min iU

TipSiTLffp max 1.35.

При ЭТОМ

Jmax ~ Утах^рЗШСГр тах 1-25 ' 1.35 1.6845.

В соотношении (1.3) отрезок y'=Vo6-y, где V0g— поперечное увеличение изображения, образованного микро объективом. При этом из соотношения (1.3) для каждого микрообъектива имеем Voö'J = Кб У ■ npsin(Tp = y'ripSinap

или

npsinav ,

Однако, в общем случае для объективов одного комплекта инвариант JФ const. Тогда каждый объектив соответствующего комплекта будет использовать лишь часть светового потока, равную:

л = (гЧ2,

Jmax

где

Ji = yVinviSinGvi.

Для комплекта планапохроматических объективов инвариант Ji принимает значения от J = 0,169 до J = 0,375. При этом доля полезно используемого светового потока объективами комплекта изменяется от 1% до 5%. Таким образом, относительная величина полезно используемого светового потока для различных микрообъективов весьма мала.

Заметим, что создать универсальное осветительное устройство приемлемой сложности и габаритов, удовлетворяющих условию (1.5), практически невозможно. Поэтому в осветительных устройствах микроскопов применяют конденсоры со съемными фронтальными линзами, что определяет повышение эффективности использования светового потока в

несколько раз. Однако, эффективность использования светового потока и в этом случае остается достаточно низкой.

Эффективность использования светового потока в микроскопе можно существенно повысить, если в схеме осветительного устройства применить оптическую систему переменного увеличения. В соответствии с законом сохранения энергии световой поток, прошедший сквозь систему переменного увеличения, остается неизменным, а, следовательно, остается неизменным и инвариант Лагранжа-Гемгольца. Вполне очевидно, что эффективность применения системы переменного увеличения тем выше, чем меньше различаются инварианты объективов в комплекте.

1.2.3 Приборы прожекторного типа

Световые приборы прожекторного типа предназначены для освещения удаленных объектов и сигнализации. Они применяются как для длительного освещения больших территорий, так и для кратковременного создания на объектах определенного уровня освещенности (облученности) с целью их обнаружения, для передачи информации с помощью специально кодированных световых сигналов, воспринимаемых приемниками (глаз наблюдателя, фотоприемники и т.п.). Таким образом, области применения световых приборов прожекторного типа весьма обширны.

Рассмотрим важный в технике дальнего освещения (случай освещения прожектором) вопрос об освещенности удаленного изображения.

Пусть источник света расположен вблизи переднего фокуса Т7 оптической системы. В этом случае его изображение окажется расположенным на весьма большом расстоянии р' от выходного зрачка оптической системы, как показано на рисунке 1.5, где оптическая система представлена бесконечно тонким компонентом ф, а источник света представлен элементом с18=пу , все точки которого обладают одинаковой яркостью и излучают равноярко во всех направлениях.

Освещенность Е0 в точке Арасположенной на оптической оси системы, определяется формулой [46]:

Е0 = тпИзиРа' (1.6)

В рассматриваемом случае с достаточной степенью приближения можно

а'

считать, что 5тег' « —, где И'зр — диаметр выходного зрачка оптической

системы; 0'зр — 2а'.

Пусть 5'зр - площадь выходного зрачка оптической системы. При этом формулу (1.6) можно представить в виде:

(1-7)

где 53'р = 7га'2.

Известно, что освещенность поверхности, расположенной на расстоянии г от источника излучения с18 с силой света <И, при нормальном падении лучей равна

= ^ (1.8)

Сопоставляя соотношение (1.7) с формулой (1.8) можно сделать вывод о том, что рассматриваемая оптическая система с источником излучения <35 в отношении светового действия эквивалентна излучателю с осевой силой

света /0 = L"Sáp, где яркость L" = тL' = r(^)¿L; L - яркость источника света. При этом выражение (1.7) можно представить в виде:

Е0=^-2 (1.9)

При п'=п=1:

Io=rLS'3p (1.10)

Выражение (1.9) называют формулой Манжена-Чиколева. Как следует из рисунка 1.5, эта формула справедлива для всех точек на оптической оси в пространстве изображений, расположенных не ближе точки В', так как для более близких точек действующей будет не вся световая поверхность выходного зрачка, а только её центральная часть.

Пустьр'в- < р'В'. Тогда освещенность в осевой точке В", расположенной

у'

ближе точки В', будет определяться формулой (1.6) при sina' = ———•

р -VBtt

При р'вп = 0: , у'2

Ео = -¿i-

В соответствии с рисунком 1.5 имеем

2/ _ Д'зр Р' - Р'в/ Р'в

где D'3p- диаметр входного зрачка. Отсюда находим, что

П'зп

P'b>PV Р

D' зр + 2у'

Обозначим 2у = с1. При этом 2у'=^-с1. Будем считать, что выходной

зрачок расположен вблизи тонкого оптического компонента. Тогда при г'~р'~/ получаем

р'в^р'т^^- о-")

При р- = оо: р'в,

Формула Манжена-Чиколева может быть применена и в тех случаях, когда выходной зрачок имеет не только форму круга, но и более сложную форму, например, в проекционных системах, когда источник света в виде нитей или спирали лампы накаливания изображается конденсором в плоскость входного зрачка проекционного объектива.

Полученное соотношение позволяет оценить эффективность применения оптической системы в составе осветительного устройства.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гапеева, Анастасия Викторовна, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гапеева А.В., Зверев В.А. Применение вторичной оптики для получения требуемого распределения светодиодов. Сборник трудов Международной конференции и семинаров. Т.1. «0птика-2013». Санкт-Петербург. 14-18 октября 2013 / Под ред. проф. В.Г. Беспалова, проф. С.А. Козлова - СПб: НИУ ИТМО - 2013. - С. 232-233.

2. Заказнов Н.П. и др. Теория оптических систем: Учебник для студентов приборостроительных специальностей вузов/Н.П. Заказнов, С.И. Кирюшин, В.Н. Кузичев. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992.-448 е.: ил.

3. P. Guan On a Monge-Ampere equation arising in geometric optics [Текст] / P. Guan, X. Wang. //J. of Differential Geometry. - 1998. - Vol. 48. - P.205- 223.

4. V. Oliker Mathematical aspects of design of beam shaping surfaces in geometrical optics in Trends in Nonlinear Analysis [Текст] / V. Oliker // Springer. -Berlin, 2003. - P. 193-224.

5. T. Glimm Optical Design of Two-reflector Systems, the Monge-Kantorovich Mass Transfer Problem and Fermat's Principle [Текст] / Т. Glimm, V. Oliker // Indiana University Mathematics Journal. - 2004. - Vol. 53. - P. 1255-1277.

6. Трембач B.B. Световые приборы: Учеб.для вузов по спец. "Светотехника и источники света". - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк. 1990. - 463 е.: ил.

7. Elmer W.B. The Optical Design of Reflectors, 2nd Edition [Текст] / Elmer W.B.//Wiley ,NewYork, 1985.

8. W. T. Welford High Collection Nonimaging Optics [Текст] / W. T. Welford, R. Winston // Academic Press, New York, 1989.

9. D. Feuermann Nonimaging optical designs for maximum power density remote irradiation [Текст] / D. Feuermann, J.M. Gordon and H. Ries // Applied Optics. - 1998. - V ol.37. - P. 1835-1844.

10.D. Feuermann Optical performance of axisymmetric edge-ray concentrators and illuminators [Текст] / D. Feuermann and J.M. Gordon. // Applied Optics. -1998.-Vol.37.-P. 1905-1912.

11. J.M. Gordon Reflectors for uniform far-field irradiance: fundamental limits and example of an axisymmetric solution [Текст] / J.M. Gordon and A. Rabl // Applied Optics. - 1998. - V ol.37. - P. 44-47.

12. P.T. Ong Tailored edge-ray designs for illumination with tubular sources [Текст] / P.T. Ong, J.M. Gordon and A. Rabl // Applied Optics. - 1996. -Vol.35.-P. 4361-4371.

13. J.M. Gordon Compact high-efficiency non-imaging back reflector design for filament light sources [Текст] / J.M. Gordon and P.T. Ong. // Optical Engineering. - 1996. - Vol.35. - P. 1775-1778.

14.13 G.R. Whitfield, R. Bentley, C.K. Weatherby et al. // Solar Energy. - 1999. -V. 67.-P. 23.

15. S. Enguehard, B. Hatfield // J. Opt. Soc. Am. A. - 1994. - V. 11. - P. 874.

16. S. Doyle, D. Corcoran, J. Connell // Opt. Eng. - 1999 - V. 38. - P. 323.

17. P.T. Ong Tailored edge-ray designs for uniform illumination of distant targets [Текст] / P.T. Ong, J.M. Gordon, A. Rabl and W. Cai // Optical Engineering. -1996. - Vol.34. - P. 1726-1737.

18. Досколович JI.JL Расчет рефлекторов для формирования диаграммы направленности в виде кривой [Текст] / Досколович Л.Л., Bigliatti С. // Компьютерная оптика. - 2000. - Вып. 20. - С. 34-36.

19. Досколович Л.Л. Расчет зеркала для формирования однопараметрическои диаграммы направленности излучения [Текст] / Досколович Л.Л., Казанский Н.Л. // Автометрия. - 2004. - Т.40. - № 5. - С. 104-110.

20. Сокольский М.Н. Допуски и качество оптического изображения. Л., Машиностроение, 1989.-221 е.: ил.

21. Русинов М.М. Композиция оптических систем. М.: Либроком, 2011

22. Слюсарев Г.Г. Методы расчета оптических систем. Д., Машиностроение, 1937.

23. Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. Д., Машиностроение, 1975. 640с.

24. Андреев Л.Н., Прикладная теория аберраций. Учебное пособие. СПб, СПбГУ ИТМО(ТУ), 2002

25. Г.Э. Романова. Неизображающая оптика Учебное пособие. - СПб: НИУ ИТМО, 2012.-72 с.

26. Щеглов С., Николаев Д. Основы формирования углового распределения силы света при конструировании полупроводниковых световых приборов / Полупроводниковая светотехника - 2010. - № 2.

27. Шуберт Ф.Е. Светодиоды / Пер. с англ. Под ред. А.Э. Юновича - 2-е изд. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 20

28. В.Е. Бугров, К.А. Виноградова. Оптоэлектроника светодиодов. Учебное пособие. - СПб НИУ ИТМО, 2013. - 174 с.

29. Томи Кунтце Выбор оптики для светодиодов / Современная светотехника - 2009. - №1

30. R. Winston Nonimaging Optics / Scientific American, March 1991, Vol. 264, №3

31.W.T. Welford, R. Winston, High collection nonimaging optics, Academic press, INC, 2010.-284 p.

32. Трофимук A.A. Применение кривых Безье для расчета неизображающих оптических систем : автореф. дис. ... канд.тех.наук : 05.11.07 / Трофимук Анатолий Андреевич. - СПб., 2013. - 20 с.

33. Minano J.C. et all., Imaging optics designed by the simultaneous multiple surface method, Unated States Patent Application 2010000042363, 2010.

34. J. C. Minano et all., Applications of the SMS method to the design of compact optics, Proceedings of the SPIE, Volume 7717, 2010.

35. ZEMAX [Интернет-ссылка] - http://www.zemax.com/.

36. J. С. Chaves, Introduction to nonimaging optics. - Boca Ration, CRC Press, 2008. - 560 p.

37. R. J. Koshel, Illumination Engineering: Design with Nonimaging Optics. -New York, Wiley and Sons, 2013.-547 p.

38. O. Cakmakci et all., Optimal local shape description for rotationaly non-symmetric optical surface design and analysis, Opt. Express 16, 1583-9, 2008.

39.W. Cassarly, Nonimaging Optics: Consentration and Illumination in Michael Bass, Handbook of optics, Third edition, Vol.11, Capter 39 - McGraw Hill, 2010.

40. Yi Ding, Xu Liu, Zhen-rong Zheng, and Pei-fu Gu, Freeform LED lens for uniform illumination, Optics Express, Vol.16, Issue 17, pp. 12958-12966

41. Белоусов А.А. Геометрооптический расчет поверхностей для

формирования заданных распределений освещенности. [Текст]: дис.....

канд.физ.-мат.наук: 01.04.05: защищена 13.06.08: утверждена 16.06.10 / Белоусов Александр Александрович. - Самара, 2008. — 113 с.

42. Фотокинотехника. Гл. ред. Е.А. Иофис. - М.: «Советская энциклопедия», 1981.-447 е.: ил.

43. Федин JI.A. Микроскопы, принадлежности к ним и лупы. - М.: Оборонгиз, 1961.-251 с.

44. Виноградова О.А., Зверев В.А., Точилина Т.В., Рамин Хои Система переменного увеличения в осветительном устройстве микроскопа / Оптический журнал, Т.73, №10, 2006. - стр. 24-28.

45. Панов В.А. Андреев Л.Н. Оптика микроскопов. Расчёт и проектирование. -Л.: Машиностроение, 1976. -432 с.

46. Зверев В.А., Точилина Т.В. Основы оптотехники. Учебное пособие. -СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005. - 293 с.

47. Иванов В.П., Батраков А.С. Трёхмерная компьютерная графика./Под ред. Г.М. Полищука. -М.: Радио и связь, 1995г. -224 с.

48. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. - 856 с.

49. Зверев В.А. Основы геометрической оптики. СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2002,218 с.

50. Волосов Д.С., Цивкин М.В. Теория и расчёт светооптических систем проекционных приборов. - М.: «Искусство», 1960. — 526 с.

51. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов.-М.: ГИТТЛ, 1957 г., 608 с.

52. Математическая энциклопедия: Гл. ред. И.М. Виноградов, т. 3 Коо-Од-М.: «Советская Энциклопедия», 1982—1184 стб., ил.

53. Ален К.У. Астрофизические величины. М.: «Мир», 1977. - 446 с.

54. Слюсарев Г.Г. Геометрическая оптика. М.-Л., издательство АН СССР, 1946., 332 с.

55. Гапеева A.B. Принцип построения "неизображающей" оптической системы осветительного устройства [Текст] / A.B. Гапеева, В.А. Зверев, И.Н. Тимощук // Оптический журнал. - 2013. Т. 80. - № 12. - С. 17-21.

56. Гапеева A.B. Прямая и обратная задачи расчета формы поверхности равного эйконала при формировании двумерного распределения освещенности. Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, Выпуск 2. - СПб: НИУ ИТМО - 2013. - С. 85-87.

57. Гапеева A.B., Ковалёва A.C. Композиция оптических систем круговой подсветки и обнаружения изменений светового поля. Сборник трудов Международной конференции и семинаров. Т.1. «0птика-2013». Санкт- )

S

Петербург. 14-18 октября 2013 / Под ред. проф. В.Г. Беспалова, проф. С.А. Козлова.- СПб: НИУ ИТМО - 2013. - С. 246-247. НОВ

58. Гапеева A.B., Кукушкин Д.Е., Сазоненко Д.А., Тимощук И.Н. Варианты композиции оптической системы неконтактного оптического взрывателя. Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, Выпуск 2. - СПб: НИУ ИТМО-2013.-С. 91-92.

/