Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977), страница 10

Электронный пучок, перемещаясь по полупроводниковой мишени, оставляет на ней электроны, приводя потенциал данного элемента мишени к потенциалу катода (нулевому). За время, пока электронный пучок находится на других элементах мишени (время кадра Т), потенциал рассматриваемого элемента повышается, ~~ремясь достигнуть потенциала сигнальной пластины (20 — 40 В). ~ем больше сопротивление полупроводника в данной точке, т. е. "ем меньше ее освещенность, тем меньше успевает измениться ""генциал за время отсутствия электронного пучка, следовательно, тем меньше потребуется электронов для компенсации изменения ~аряда. Напротив, в освещенных участках мишени, сопротивление которых мало, за время отсутствия электронного пучка (за время развертки одного кадра изображения) напряжения на сигналь ной пластине и на коммутируемой стороне мишени успевают в большей степени сравняться друг с другом и коммутируемая сторона мишени зарядится положительно.

В момент коммутации ее потенциал вновь приводится к потенциалу катода, что требует большого числа электронов, т. е. большой величины тока. Этот ток, протекая через сопротивление нагрузки, создает сигналы изображения. э 2. СНАНИРОВАНИЕ СВЕТОВЫМ ЛУЧОМ По принципу действия к системам с электронным сканированием близки устройства со сканированием световым лучом. Примером такого устройства является термоэлектронный преобразователь изображения — термикон; Типовая схема для получения изображения с помощью терми кона имеет вид, представленный на рис.

29. Рис. 29. Принцип иальпап схема термоалсиз ровного преобразователи изображецип (термииоиа) Приемная поверхность П термикона состоит из очень тонкой пленки, покрытой с одной стороны слоем, поглощающим ИК- излучение, направляемое на него объективом О„а с другой стороны — специальным фотоэлектрическим слоем. Фотослой приготовлен из материала, имеющего фотоэлектрическую эффективность, зависящую от температуры.

Объективом О, на фотослой проецируется изображение яркого светящегося пятна, движущегося по экрану электронно-лучевой рубки И, по заданному закону, определяемому током, поступаюц~цм в отклоняющие катушки индикатора от генератора развертки Гр, В зависимости от положения светящегося пятна на фотослое ц распределения температуры по поверхности П количество мцттируемых электронов н фототок в цепи кольцевого коллекора К изменяются на 2 — 3% на каждый градус изменения температуры.

Изменение фототока усиливается усилителем Ус, выходной сигнал которого воздействует на модулирующий электрод ццдцкатора Иэ. В отклоняющие катушки индикатора поступает сигнал от генератора ГР, общего для индикаторов И, и И,. Таким образом на экране индикатора И, может быть получено цзображение невидимого глазом предмета, излучающего ИК- лучи. Максимальная разрешающая способность термикона ограничивается теплопроводностью вдоль поверхности П и зависит от велцчицы температурных перепадов, которые желательно зарегистрировать.

При ЬТ = 1 максимальное разрешение оказывается равным 50 линиям на всю картинку. Считывание световым лучом в настоящее время находит все большее применение в различных оптоэлектронных устройствах. В частности, этот способ используется в МДГЯМ-структурах *, представляющих собой новый тип мозаичного приемника излучения. 5 3. ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОЕ СКАНИРОВАНИЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ, ПРИБОРЫ СО СКАНИРОВАНИЕМ ЗА СЧЕТ ДВИЖЕНИЯ ВСЕЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В оптико-механических сканирующих устройствах процесс сканирования осуществляется эа счет изменения направления оптической оси прибора.

При этом общее поле обзора последовательно анализируется мгновенным полем зрения оптической системы (рис. 30). Сканирование может производиться за счет движения всей оптической системы прибора или ее элементов — зеркал, призм, клицьев, линз и диафрагм. Оптико-механические системы, в которых сканирование осуществляется диафрагмой (щелью), движущейся в фокальной плоскости, иногда называют экранирующцмц. К устройствам этого типа относится, в частности, широко известный диск Нипкова, использовавшийся в системах механического телевидения.

Своеобразные методы сканирования используются в системах с волоконной оптикой. Сканирование может осуществляться, кроме того, путем изменения коэффициента преломления или других оптических ойств материалов, входящих в схему. ~4ПДМ вЂ” металл — диэлектрик — полупроводник — диэлектрик — металл. Классификация оптико-механических сканирующих устройств приведена на рис. 31. Сканирование за счет движения всей системы осуществляется прежде всего в тех случаях, когда возможно использовать пере. мещение платформы, на которую устанавливается прибор. Это имеет место, в частности, при установке радиометров или при. боров, предназначенных для обзора поверхности Земли, на само лет или искусственный спутник (рис. 32).

В этом случае осуществляется сканирование вдоль строки на местности с линейной скоростью, соответствующей скорости движения ф' платформы. Линейные размеры мгновенного поля зрения на поверхности Земли для одного элемента в этомслучае составляют: х=бН; у=6»Н. Для обзора более широкой полосы на местности обычно используется дополнительное сканирующее движение ~ ® оптической оси поперек направления пеле з~ен»я 2'ф полета. Сканирование за счет прецессии гироскопа реализуется в некоторых сиРнс. 30. Оптико-механнче стемах автоматического сопровождения скос сканнроаанне — сканнронанне аа счет намененнн В этих системах объектив, приемник направления оптической осн излучения и усилитель фототока выполприбора няются в виде единого вращающегося узла, являющегося одновременно ротором гироскопа.

Как известно, при воздействии на трехстепенный гироскоп внешнего возмущающего момента, вектор которого не совпадает с осью вращения ротора, возникает гироскопический момент и под его влиянием гироскоп начинает прецессировать в направлении совмещения вектора Й кинетического момента гироскопа с вектором М внешнего момента. Прецессия происходит с угловой скоростью а„р = — М э1п ~УН.

Здесь р — угол между векторами М и Н, Й = 2 й, где й — угловая скорость вращения гироскопа; У вЂ” полярный момент инерции ротора. Прецессионное движение гироскопа в первом приближении может рассматриваться как движение без инерции. Оно появляется при приложении внешнего момента и прекращается при его исчезновении. Это свойство трехстепенного гироскопа используется при обзоре и автоматическом сопровождении.

Внешний момент М или его составляющие М, и М» создаются в этом Рис. 31. Классификация оптико-механических сканиругощих устройств Рис. 32. Однострочное сканиРование с движущейся плат- формы Рис. 33. Сканирование за счет прецессии гироскопа случае коррекционными датчиками момента, связанными с осями вращения рамок гироскопа (рис. 33). В режиме обзора на этн датчики подаются переменные напряжения, форма которых обес печивает получение необходимой траектории сканирования. В ре. жиме автоматического сопровождения на датчики моментов поступают сигналы рассогласования, пропорциональные составля ющим угла между оптической осью прибора и направлением на цель.

Прецессия гироскопа прекращается в этом случае лишь после того, как оптическая ось оказывается направленной на цель. Глава 4 СКАНИРОВАНИЕ ЗЕРКАЛАМИ 5 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Сканирование в пространстве предметов н изображений В рассматриваемом случае на пути потока излучения, идущего от объекта, устанавливается зеркало, плоскость которого изменяет свое положение в пространстве, осуществляя тем самым требуемую развертку изображения. Зеркала размещается либо до объектива, либо за ним в зависимости от того, используется сканирование в пространстве предметов или в пространстве изображений. При сканировании в пространстве предметов (рис. 34) необходимое поле обзора обеспечивается за счет поворотов сканирующего зеркала, в то время как объектив может быть узкополь- ,„, и качество создаваемого им изображения должно быть достаиь|м точи „о высоким лишь в пределах мгновенного поля зрения.

При сканировании а пространстве изображений (рис. 35) игполь ,зуется широкоугольный объектив, обеспечивающий высокое кач ачество изображения по всему полю обзора. В этом случае зеркало ало устанавливается за объективом и в процессе сканирования следовательно направляет излучение отдельных элементов „ ображения на приемник. В процессе разработки систем с качающимися и вращающимися еркалами прежде всего возникает необходимость определения плов установки и размеров сканирующих зеркал. Фр Р Рис. 35. Сканирование в пространстве изображений: т — сканирующее зеркало: л — объектив; а — диаФрагма", 4 — коиденсор; б — приемник излуеения; 6 — мгновенное поле зрения". 7 — поле обзоРа Рис. 36.