潜望镜的工作原理是什么?
按现有的技术水平,潜艇综合成像系统基本上由八大类成像系统构成。
下面就依照艇上和艇外成像系统的顺序,分别描述八种成像系统的技术现状和特点。
潜望镜成像系统 现代潜艇潜望镜是在20世纪初发明的。
1906年德国海军建成第一艘潜艇时,已使用了相当完善的光学潜望镜,由物镜、转像系统和目镜等组成。
当时潜望镜的潜望力在5~7米,观察距离很近、视场狭窄、图像质量也很差,而且夜间无法使用。
传统潜望镜的主要功能包括观察水面的舰船、对空观察飞机、估算被攻击目标的距离、将其方位和距离提供给火控系统、在潜没状态下实施地标导航或天文导航等。
现代的潜望镜制造商应用微光夜视、红外热成像、激光测距、计算机、自动控制、隐身等光电技术的最新成果,开发出新一代光电潜望镜。
以2003年德国研制的最新一款SERO 400型潜望镜为例。
主要技术性能包括:俯仰范围-15度~+60度,1.5倍、6倍和12倍三种放大倍率,高精度的瞄准线双轴稳定,潜望镜入瞳直径>21毫米,潜望力约12米。
它能配置多种摄像机和传感器,如数码摄像机、微光电视摄像机、彩色电视摄像机、热像仪、人眼安全型激光测距仪等,供潜艇指挥员根据实战需要选用;还能把视频信号实时提供给作战系统监视器,实现同步观察。
潜望镜系统的串行接口可供不同的作战系统控制台实现遥控操作。
该潜望镜系统在昼光和夜间条件下部有相当好的观察效果,能有效监视海面和海空、收集导航数据、搜索和识别各种海上目标,观察到的图像可以录像供回放。
美国海军开发的全景潜望镜也值得关注。
它是全景潜望镜技术在现代技术条件下的重新应用,技术的前景还在验证中。
此外,国外对潜望镜的模块化设计相当重视而且已广泛采用。
无需改动潜望镜的基本结构和功能,就可以方便地根据需要替换陈旧的传感器,提升潜望镜的性能。
现代光电潜望镜技术已经相当成熟,不可能再有很大提高。
传统的穿透式潜望镜的固有弊端已十分明显:最主要的缺陷是潜望镜必须穿透潜艇壳体,镜管直径越大对潜艇耐压性的影响就越大;其二,潜望镜目镜头的转动直径一般为0. 6米,在原本有限的艇内占据较太空间,对潜艇指挥舱的布置十分不利,其三,潜望镜只适合一人操作观察,无法实现多人同时观察,不利于作战信息资源的共享。
尽管存在上进缺陷,但光电潜望镜在现在和将来依然是各国海军潜艇最普遍使用的成像观察装置。
光电桅杆系统1976年,美国科尔摩根公司正式提出最初的光电桅杆原理供海军评审。
80年代,非穿透光电桅杆的开发计划正式启动。
如今,光电桅杆已从概念、原理样机发展成为工程型号。
美、英、法三国海军在新型核动力潜艇上淘汰了传统的穿透武潜望镜,都将配备光电桅杆。
选标志着潜艇光电桅杆技术已经达到相当成熟和可靠的水平。
光电桅杆和常规潜望镜的最大差别在于,光电桅杆是“非穿透桅杆”。
它由光电桅杆观察头、非穿透桅杆和艇内操控台三部分组成。
美国“弗吉尼亚”级潜艇上的光电桅杆系统是AN/BVS-1成像系统,它除了现有潜望镜系统的功能外,还能提供电子情报收集、监视和目标打击等功能。
光电桅杆与传统的穿透式潜望镜相比有诸多优点:如光电桅杆不穿透耐压艇壳,直接布置在指挥舱的合适位置,不但提高了潜艇耐压强度,也方便了指挥舱的布置;光电桅杆的观察头部装有多种光电探测传感器、电子战和通讯天线等装置;艇外情况可通过电视和红外摄像机摄取,然后传输到艇内,显示在操控台监视器及大屏幕上。
光电桅杆正在逐步取代穿透式潜望镜,成为潜艇作战信息系统的重要组成部分。
但由于技术复杂、价格昂贵等原因,只有少数潜艇使用了一根光电桅杆,例如俄罗斯“德尔塔Ⅲ”和“德尔塔Ⅳ”级导弹核潜艇装备有一根“砖雨”光电桅杆。
只有美国“弗吉尼亚”级攻击核潜艇使用了两根光电桅杆。
虽然英国“机敏”级和法国“胜利”级攻击核潜艇也装备有两根光电桅杆,但它们尚未下水,服役仍需时日。
较为普遍的是用一根光电桅杆和一根潜望镜配合使用,如美、英、德、法、俄、日、埃及等国的部分潜艇。
通气管摄像机监视系统 潜艇通气管技术是德国在二次世界大战时发明的。
60年代开始研究在通气管状态下如何使用潜望观察装置,使通气管能够一管多用。
当时的首选方案是在通气管上加装潜望镜,如德国蔡司公司NavS潜望镜就可以加装在潜艇通气管上。
近几年对潜艇通气管上加装观察通讯装置更为关注。
在德国IKL公司2004年9月申请的美国专利“潜艇的通气管装置”中,详细叙述了如何在通气管上配置潜望镜、雷达及通讯天线,主要涉及电子成像技术和雷达预警技术。
通气管摄像机监视系统把潜艇光电桅杆技术应用到了通气管装置上,使潜艇在通气管状态下工作的同时,又能保持警戒观察、通讯和雷达预警,提高了潜艇的隐蔽性。
从技术层面看,如果已经掌握了光电桅杆技术,那么在通气管上实现它的技术难度不会很大。
该技术已引起了潜艇界人士的重视。
围壳及壳体部分的摄像机电视系统 这是电视摄像机系统在潜艇上的特殊应用。
主要用于对己艇的外部环境和各种发射状况进行检查和监视,也可为潜艇在冰层下活动提...
光电鼠标原理?
美国安华高公司的技术:该技术采用对桌面拍摄快照,对照片进行计算机图象识别,分析出鼠标移动的方向和距离。
芯片上的光电传感器拍到一前一后两幅图象,芯片中的DSP经过数学计算,发现了一个特征点在第一次和第二次拍照中位置不同,它向某方向移动了若干像素,意味着鼠标向相反方向移动了一定距离。
代入芯片外的光学系统放大率(预先知道的,由设计确定),即可计算出鼠标移动的距离。
实际工作的光电鼠标芯片,不会在一幅图中只找一个特征点,为了确保测量的可靠性,芯片将会试图寻找尽可能多的特征点。
飞利普公司的技术:采用激光多普勒测速原理来检测鼠标移动的速度,然后对速度积分,得到位移量。
早期的(第一代)光电鼠标技术:检测格栅鼠标垫上的格栅移动信息并对其计数,从而得到鼠标移动信息。
条形码扫描器原理是什么?
条码扫描器,又称为条码阅读器、条码扫描枪、条形码扫描器、条形码扫描枪及条形码阅读器。
它是用于读取条码所包含信息的阅读设备,利用光学原理,把条形码的内容解码后通过数据线或者无线的方式传输到电脑或者别的设备。
持式激光扫描仪通过一个激光二极管发出一束光线,照射到一个旋转的棱镜或来回摆动的镜子上,反射后的光线穿过阅读。
光谱仪原理
光谱仪spectrometer将复色光分离成光谱的光学仪器。
光谱仪有多种类型,除在可见光波段使用的光谱仪外,还有红外光谱仪和紫外光谱仪。
按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。
按探测方法分,有直接用眼观察的分光镜,用感光片记录的摄谱仪,以及用光电或热电元件探测光谱的分光光度计等。
单色仪是通过狭缝只输出单色谱线的光谱仪器,常与其他分析仪器配合使用。
图中所示是三棱镜摄谱仪的基本结构。
狭缝S与棱镜的主截面垂直,放置在透镜L的物方焦面内,感光片放置在透镜L的像方焦面内。
用光源照明狭缝S, S的像成在感光片上成为光谱线,由于棱镜的色散作用,不同波长的谱线彼此分开,就得入射光的光谱。
棱镜摄谱仪能观察的光谱范围决定于棱镜等光学元件对光谱的吸收。
普通光学玻璃只适用于可见光波段,用石英可扩展到紫外区,在红外区一般使用氯化钠、溴化钾和氟化钙等晶体。
目前普遍使用的反射式光栅光谱仪有较宽的光谱范围。
表征光谱仪基本特性的参量有光谱范围、色散率和分辨本领等。
基于干涉原理设计的光谱仪(如法布里-珀***涉仪)具有很高的色散率和分辨本领,常用于光谱精细结构的分析。
http://baike.baidu.com/view/69332.htm光栅 光栅:光栅是结合数码科技与传统印刷的技术,能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。
在平面上展示栩栩如生的立体世界,电影般的流畅动画片段,匪夷所思的幻变效果。
光栅是一张由条状透镜组成的薄片,当我们从镜头的一边看过去,将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像,而这条线的位置则由观察角度来决定。
如果我们将这数幅在不同线条上的图像,对应于每个透镜的宽度,分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上,当我们从不同角度通过透镜观察,将看到不同的图像。
立体效果 根据研究,我们人类的眼睛在观察一个三维物体时,由于两眼水平分开在两个不同的位置上,所观察到的物体图像是不同的,它们之间存在着一个像差,由于这个像差的存在,通过人类的大脑,我们可以感到一个三维世界的深度立体变化,这就是所谓的立体视觉原理。
据立体视觉原理,如果我们能够样我们的左右眼分别看到两幅在不同位置拍摄的图像,我们应该可以从这两幅图像感受到一个立体的三维空间。
从前面的分析中我们可以知道不同的观察角度将可以看到不同的图像。
因如果我们将光栅垂直於两眼放置,由于两眼对光栅的观察角度不同,因而两眼会看到两个不同的图像,从而产生立体感。
常为了获得更好的立体效果我不单单以两幅图像制作,而是用一组序列的立体图像去构成,在这样的情况下,根据观察的位置不同,只要同时看到这个序列中的两副图像,即可感受到三维立体效果。
动画\幻变\变画 将光栅平置于两眼之间,注意两眼对光栅的线纹角度要保持平行,因而两眼看到的是同一个图像,如果图像是由一列连续动画所构成,那么当双眼上下移动或把光栅上下翻动时,双眼与光栅的角度将发生变化,我们也将看到一个接一个的连续图像,即看到一个动画或变画的效果。
光栅原理明说明 光栅也称衍射光栅。
是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。
它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。
光栅的狭缝数量很大,一般每毫米几十至几千条。
单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉,形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样,这些锐细而明亮的条纹称作谱线。
谱线的位置随波长而异,当复色光通过光栅后,不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱.光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。
一、何谓光栅板 就是指有一面被挤压成圆柱形线条 一面为完整平面的塑胶材料,且圆柱形线条间距相等谓之「 光栅 」 此光栅平面可作为印刷之用途,使用光栅视觉软体合成图档后,使用不同输出设备输出档案,并与光栅贴合或直接印刷在光栅板上,就可以呈现如右图所示的效果,让动画可以直接在平面的印刷上呈现出萤幕所看见的变图效果。
二、 窄角度光栅与宽角度光栅 在选择适合的光栅板时,光栅弯曲的角度是非常重要的事,一般来说 3 D 立体效果最理想的光栅是使用窄角度光栅板,它的视角大约在15度 ~ 44度之间的效果是最好的,如果要制作变图或动画的效果,宽角度光栅板的视角约44度~ 65度之间是最适合的光栅板。
三、 市面常用之光栅种类与用途 在制作各种光栅视觉效果前,必须要先了解光栅的特性、种类、规格、厚度、尺寸、方向性等,才能仔细判别如何制作出精致的光栅影像效果,就台湾市面上常用之光栅材料做分类,可分为以下几种。
印刷光栅材质:PET、PP、PVC、TPU等,PET、PP为硬质平板环保材质,PVC、TPU为软质材质。
印刷光栅线数:50 LPI、60 LPI、62 LPI、75 LPI、100 LPI。
光栅线数效果:50 LPI------------3D、Flip------------常用材料 60 LPI------------3D、Flip、Zoom、Twist、Animation 62 LPI------------3D、Flip、Zoom、Twist、Animation 75 LPI------------3D、Flip、Zoom、Twist、Animation------------常用材料 100 LPI-----------3D、Flip------------常用材料 光栅 设计图...
光学仪器的分类
影像仪影像仪又名影像测量仪、影像式精密测绘仪。
它是在测量投影仪的基础上进行的一次质的飞跃,它将工业计量方式从传统的光学投影对位提升到了依托于数位影像时代而产生的计算机屏幕测量。
影像测量仪是依托于计算机屏幕测量技术和强大的空间几何运算软件而存在的。
影像测量仪又分数字化影像测量仪(又名CNC影像仪)与手摇式影像测量仪两种。
三坐标的介绍三坐标就是一般所说的三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine, CMM) ,它是指在一个六面体的空间范围内,能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器,又称为三坐标测量仪或三坐标量床。
工具显微镜工具显微镜又称工具制造用显镜,是一种工具制造时所用高精度的二次元坐标测量仪。
它是利用光学原理将工件成像经物镜投射至目镜,即借着光线将工件放大成虚像,再利用装物台与目镜网线 (eyepiece reticle) 等辅助, 以作为尺寸、角度和形状等测量工作,可作为检验非金属光泽的工件表面。
光学影像投影光学影像投影仪是触摸屏与影像量测技术的完美结合的高科技产品,与传统的投影仪器相比,仪器所有的人机交互窗口基本都在触摸屏上实现。
整个功能按钮富于人性化设计,使得整个机器操作简单,功能实用。
与投影仪和影像量测仪相比,极大的简化了操作,同时在复杂的量测操作中,每一步都提供了简明的帮助图片,引导用户进行量测,测量的每个步骤都在信息提示栏里面有提示,使得仪器操作非常容易。