Mérőrendszer tervezése okulárral rendelkező rendszerek képminőségének vizsgálatára Játékos Balázs Ötödéves mérnök-fizikus Témavezető: dr. Erdei Gábor, BME, Atomfizika Tanszék Külső konzulens: Kautny Szabolcs, Optimal Optik kft.

Mérési probléma Feladat Probléma Nagy látómezejű, okulárral rendelkező műszerek képminőség ellenőrzése Probléma Belépő pupilla elfordulása Szem saját hibái

Az emberi szem Felbontás Látószög Dinamikai tartomány Pupilla átmérő a=0,5’-2’ (Rayleigh kritérium szerint) Dinamikai tartomány 4 nagyságrend min. 3*10-2 cd/m2 Pupilla átmérő 2-8 mm Látószög

A mérőrendszer blokkvázlata

A mérőrendszer specifikációja Objektív Leképezés: szemhez hasonló MTF, vagy jobb Látószög: +/- 2 fok Tárgytávolság: - 500 mm Kamera Mintavételezés: szemmel egyenértékű (kb. 2-3 pixel/’ ), vagy jobb Érzékenysége: min. 3*10-2 cd/m2 Interfész: Gyors (USB, FireWire), könnyen integrálható Mechanika Mozgástartomány: min. szemüveg terminál képmérete (34 fok átlósan) Mozgás felbontása: min. 0,1 fok nagyságrendű

Detektor kiválasztása Sony ICX204AL 5,80x4,92 mm-es chip méret 1034x779 effektív pixelszám 4,65x4,65 mm-es cella méret Vezérlés 1/6000s–tól 60 s-ig állítható záridő. 27dB 0,035 dB felbontásban állítható erősítés FireWire csatlakozás

Szem modell, a specifikáció bővítése Eredmények Szem 3mm pupillánál a legjobb felbontás 3,2-4 receptor/folt Objektív 48mm fókusztávolság MTF Liou és Brennan Kiegészítés Retina alakja Abbe-számok 5 fokos tárgyszög

Objektív tervezés Akromát NT 32-317 Akromát és meniszkusz 2db NT 32-882 akromát

Petzvál-objektív jellemzői Fókusz tartomány Képalkotás 500 mm végtelen Mélységélesség 0,02 mm Fókusz tartomány 5,7 mm

Foglalat terv

Képsík dőlés adjusztálása Egyszerűen integrálható Rugalmas kontaktus a támasztó kerettel Nagy szögre hézagolás

Tűrésanalízis Eredmények Felület száma 1 2 3 4 5 6 egység Törő felület sugara mm Középvastagság 0,2 Légköz   Dőlés - 0,08 fok Törésmutató 0,001 Alakhiba gyűrű Abbe-szám 0,5 % Komponens dőlés 0,035 0,29 Tárgytávolság 500mm végtelen Névleges RMS OPD 0,04562 0,03926 Becsült változás 0,01329 0,01428 Becsült RMS OPD 0,05891 0,05354

Mechanikai koncepció Mozgás két tengely mentén Alkatrész nem lehet a pupilla előtt Holtjáték mentes pozícionálás Forgáspont az objektív belsejében Két független mozgási probléma megoldása

X-kar Szempontok Kamera elhelyezése Lineáris mozgás elhelyezése Objektív rögzítése Pozícionálhatóság

Fókuszálás Optikai asztal Lineáris léptetőmotor Állítható feszesség +/-6,5 mm mozgástartomány 50x50 mm lap Lineáris léptetőmotor Lineáris mozgás egy egységben Finommenetes orsó (kb. 0,005 mm felbontás)

Finom állítás Objektív tengelye Képsík dőlés Önzárás +/-3,4 fok max dőlés Képsík dőlés Erőátvitel az asztalra Korábbi elképzelés integrálása

Pozícionálás Holtjáték mentes hajtás Nagy áttétel Gravitációs nyomaték csökkentése

X-kar

Y-kar Szempontok Hely a belső karnak Szabad mozgás biztosítása Áttétel azonossága

Dinamikai modell Közelítések Tömeg és tehetetlenségi nyomaték meghatározása a CAD modell alapján Kis intervallumú mozgások Három mozgás független Sebességfüggő lineáris motor nyomaték

Dinamikai egyenletek Alapegyenlet: Kezdeti feltétel: Karakterisztikus idő: Tartóerő 23,21 N Szükséges induló erő 23,25 Szükséges induló meredekség 3,69*10-5 Ns/lépés Tartó nyomaték 2,42*10-2 Nm Szükséges induló nyomaték 2,69*10-2 Szükséges induló meredekség 1,67*10-3 Nms/lépés

Köszönöm a figyelmet!