Předmět Optické systémy 1 (OPT / OS1)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu OPT / OS1 - Optické systémy 1, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci (UP).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

1. Omezení paprskových svazků v zobrazovacích optických soustavách a jejich analýza2. Rozdělení objektivů podle typů3. Metody výpočtu optických soustav4. Globální optimalizace, toleranční rozbory, statistická predikce kvality systému5. Teorie a konstrukce dalekohledů6. Objektivy dalekohledů7. Noktovizní a termovizní systémy (VIS, IČ a UV systémy)8. Difraktivní objektivy a gradiendní objektivy9. Teorie a konstrukce lupy a mikroskopu10. Základní mikroskopové technikyPraktická cvičení a experimentální úlohy k přednáškám:1. Omezení paprskových svazků v zobrazovacích optických soustavách a jejich analýzaa) Určete teoretickou kvalitu plankonvexních objektivů Galileových dalekohledů z roku 1609.Konstrukční parametry objektivů odpovídají údajům dle tabulky:dalekohled Galileo 1A: f '=1330mm, D=51mm, Dclony=26mmdalekohled Galileo 2A: f '= 980mm, D=37mm, Dclony=16mmsamostatný objektiv: f '=1710mm, D=58mm, Dclony=38mmPředpokládejte, že čočky jsou vyrobeny z materiálu, který odpovídá optickému sklu K10 firmy Schott.b) Pomocí programu OSLO určete průběh otvorové vady a komy (pro čáru d) jednoduché Huygensovy čočky o f '= 200 mm, n=1.5, c=2 a okrajové tloušťce 0. Porovnejte průběhy při různých orientacích čočky.c) Pomocí programu OSLO určete průběh otvorové vady a komy (pro čáru d) u Deskartesovy hyperboloidní čočky obdobných parametrů jako v příkladě b.d) Pomocí programu OSLO určete průběh otvorové vady a komy (pro čáru d) Huygensova dubletu, který emuluje hyperboloidní čočku.f) Porovnejte výsledky konstrukcí dle příkladů c) a d) v případě, že čočka je vyrobena z optického skla K10 firmy Schott a pracuje ve viditelném pásmu.2. Rozdělení objektivů podle typůPomocí programu OSLO analyzujte optických výkon předložených objektivů (data soustav jsou uložena na Wiki katedry): krajinářského objektivu, Petzvalova objektivu, a teleobjektivu. Výsledky porovnejte.3. Metody výpočtu optických soustavVezměte Gullstrandův model oka (data na Wiki katedry) a pomocí prohýbání jednotlivých ploch navrhněte oko, které dosáhne většího rozlišení. Optimalizujte Gullstrandův model s cílem dosáhnout maximální rozlišovací schopnosti pomoci metody nejmenších čtverců.4. Globální optimalizace, toleranční rozbory, statistická predikce kvality systémuS využitím globální optimalizace navrhněte pomocí programu OSLO jiné varianty achromatického dubletu a Taylorova tripletu.Vygenerujeme výkonnostní funkci OSLO, která pracuje s velkým množstvím obrazových bodů, paprsků a vlnových délek.5. Teorie a konstrukce dalekohledůNavrhněte terestrický zaměřovací dalekohled se zvětšením 4x a průměrem vstupní pupily D=32 mm tak, aby jeho celková délka nebyla větší jak 350 mm a výstupní pupila ležela za poslední plochou okuláru minimálně ve vzdálenosti 50 mm. Úroveň vignetace do 50%. Následně porovnejte svůj návrh s reálnými soustavami společnosti Meopta.6. Objektivy dalekohledůNavrhněte konstrukci dalekohledu dle parametrů Hubblova vesmírného dalekohledu. Navrhněte obdobný systém vhodný pro menší kosmickou loď.Navrhněte zrcadlový kolimátor schiefspigler dle konstrukce reálného kolimátoru pro měření IR objektivů.7. Noktovizní a termovizní systémy (VIS, IČ a UV systémy)Proveďte měření MRDT u dvou LWIR kamer a porovnejte výsledky. Měření jsou prováděna na lavici s černým tělesem doplněným o elementy zakoupené v rámci tohoto projektu.8. Difraktivní objektivy a gradiendní objektivyNavrhněte konstrukční parametry hybridního VIS plastického dubletu podle kvalitativních parametrů hybridního dubletu firmy Edmund a porovnejte teoretické výsledky s praktickým měřením. Obdobně postupujte pro hybridní asferický LWIR dublet.

Získané způsobilosti

Po úspěšném absolvování kurzu je student způsobilý samostatně výpočetně analyzovat konstrukce optických systémů různého typu a konstruovaných rozdílnou technologií. Je také schopen navrhovat nové jednodušší optické systémy (objektivy, okuláry, dalekohledy apod.). Zná postupy a práci se specializovaným optickým softwarem OSLO.

Literatura

Havelka, B. Geometrická optika I. ČSAV, Praha, 1955. Havelka, B. Geometrická optika II. ČSAV, Praha, 1956. Smith, W.H. Modern Optical Engineering. McGraw-Hill, 2000. Bajer,J. (2015). Optika 1. Olomouc. Mikš, A. Aplikovaná optika. V Praze: České vysoké učení technické, 2009. ISBN 978-80-01-04254-0.Fiala, P., Richter, I. Fyzikální optika. ČVUT, Praha, 2005. Smith,W.J. Modern Lens Design. McGraw-Hill, 2005. ISBN 0071438300.Fischer, R.E., Tadic-Galeb, B.,Yoder,P.R. Optical System Design. McGraw-Hill, New York, 2008. ISBN 9780071472487.Keprt, E. Teorie optických přístrojů I. - Dalekohledy. UP Olomouc, 1966. Keprt,E. Teorie optických přístrojů II. - Mikroskopy. Olomouc, 1968.

Požadavky

Znalosti v rozsahu sylabu přednášek

Garant

RNDr. Vladimír Chlup

Vyučující

RNDr. Vladimír ChlupRNDr. Vladimír Chlup