Формирование трехмерных гегорафических объектов в пространстве

Трехмерные  детали оптических объектов

     На  сегодняшний день существует множество  средств проектирования оптических систем, но при этом как правило  такие средства не позволяют организовать взаимодействие оптических компонентов  друг с другом. Многие организации чья деятельность в той или иной мере связанные с оптикой  так же часто нуждаются в получении новых приборов или обновлении устаревших. Учащимся образовательных учреждений во многих случаях требуется оптическое оборудование для проведения тех или иных работ связанных с изучением курса оптики.

     Существуют  комплексы позволяющие проектировать  оптические системы но у некоторых  из них имеются недостатки которые  не позволяют визуально оценить  размер оптической системы или рассмотреть  оптическую систему  со всех ракурсов, а многие из них очень сложны в изучении и поэтому даже при условии проектирования несложной оптической системы потребуется много времени на изучение работы с такими системами.

     В связи  с этим возникает необходимость  создания инструмента который позволил бы разрешить эти трудности путем имитации работы оптической системы с возможностью манипуляции ею в пространстве.

     Существует  так же множество различных продуктов  которые позволяют выполнять  подобные действия, среди них можно  выделить «Zemax», но он в первую очередь ориентирован уже на профессиональных конструкторов оптических систем и является коммерческим и закрытым продуктом, что не позволяет использовать фундаментальные алгоритмы заложенные в него в своих целях.

     Существующий  проект обладает рядом преимуществ перед другими.

     Разработанный проект можно разделить на две  основные части, это библиотека оптических объектов и реализованный на ее основе готовый продукт. Такое разделение было сделано для того, чтобы можно  было только лишь на основе библиотеки оптических объектов создать отдельную ветку аналогичных и возможно более совершенных продуктов. 

     Библиотека  оптических объектов

     Библиотека  оптических объектов или базовая  система представляет собой отдельный  набор модулей на языке С++, в  которой предусмотрен необходимый набор функций для простого с точки зрения программиста создания оптических объектов в трехмерном пространстве. Эта библиотека является основной частью работы и включает в себя все возможности по работе с объектами оптической системы, такие как рисование объектов по заданным параметрам, расчет оптической оси, расчет хода луча и и его преломления, поворот элементов оптической системы на заданный угол по оси X, Y или Z.

     Для упрощения разработки программисту нет необходимости заботиться о  создании самого трехмерного пространства и объектов внутри него, каждый объект можно создать просто указав его параметры.  

     Библиотека  трехмерных оптических объектов для  своей работы использует технологию OpenGL(Open Graphics Library — открытая графическая  библиотека) — это технология позволяющая создавать программы работающие с двухмерной и трехмерной графикой,  которые являются независимыми как от языка программирования так и от программной и аппаратной платформы. 

     Таким образом возложив всю работу с  трехмерной графикой на OpenGL была получена универсальная с точки зрения переносимости библиотека, функциональные возможности которой можно использовать как на GNU/Linux и подобных ей, так и на Microsoft Windows платформах. 

     Библиотека  включает в себя такие оптические объекты как светофильтры, линзы, лучи, зеркала, призмы. Каждый из объектов имеет общие параметры такие как координаты расположения в пространстве, по оси X, Y и координаты поворота самого объекта относительно осей X, Y, Z. Кроме этого для каждого оптического объекта существуют и уникальные характеристики, например количество лучей в пучке для источника света, или цвет для светофильтра.

     Каждый  из оптических объектов обладает основными  характеристиками которые возможно настроить вызвав для этого определенные функции, а так же возможно получить любую информацию от любого вобранного оптического объекта через соответствующие функции.

     Расчетная часть библиотеки разработана таким  образом, что расчет производиться  для каждого объекта автоматически, например проходящий через линзу почек лучей будет преломлен в соответствии с законами преломления и параметрами этой линзы.