Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977), страница 3

Требования к качеству этого изображении определяются задачами, стоящими п~р~д всем прибором, условиями его работы и конструктивными особенностями. При выборе конструкции объектива всегда приодится искать компромиссное решение с точки зрения улучшения 11 пропускания, т. е. уменьшения потерь излучения, и обеспечения заданного качества изображения. Простейшим объективом является одна линза со сферическими поверхностями. Ей присущи практически все виды аберраций, из которых особенно велики хроматизм и сферическая аберрация, поэтому основным ее недостатком является плохое качество изображения.

Гораздо лучшего качества изображения за счет устранения хроматизма и уменьшения сферической аберрации и комы позволяют добиться сравнительно простые двухлинвовые обыктивы. Их относительное отверстие обычно не превышает 1: 3 при угле поля зрения около 10' и диаметре входного зрачка не более 100 — 150 мм. Для достижения хорошего качества изображения при больших углах поля зрения применяют более сложные системы (триплеты, многолинзовые объективы и т. д.), обладающие вместе с тем относительно худшим пропусканием. Основным недостатком линзовых объективов является большое селективное поглощение в некоторых участках спектра, сравнительно большие хроматические аберрации и трудность реализации оптико-механического сканирования.

Все эти недостатки отсутствуют у зеркальных объективов. Одиночное зеркало часто используется в качестве простейшего объектива, особенно если оно является параболическим. Довольно широко используются и более сложные зеркальные объективы (например, зеркальная система Кассегрена), основным недостатком которых является экранирование части входного зрачка либо приемником, либо вторичным отражателем (контррефлектором). Зеркальные объективы не обеспечивают хорошего качества изображения в широком поле. Им свойственна некоторая технологическая усложненность по сравнению с однотипными линзовыми объективами.

Многие достоинства линзовых и зеркальных систем объединены в зеркально-линзовых системах, где, наряду с достаточно хорошим пропусканием, можно достичь больших относительных отверстий и значительных углов поля зрения. В таких системах довольно просто осуществляется оптико-механическое сканирование. К зеркально-линзовым объективам относятся хорошо известные системы Шмидта, Максутова и ряд других. Применение в зеркально-линзовых системах зеркала Манжеиа (с внутренним отражением) позволяет значительно уменьшить сферическую аберрацию. В оптико-электронном приборе фокусирующая оптическая система представляет собой один из элементов тракта передачи и преобразования сигнала (и элементов фона).

Именно это ее свойство, влияющее на процесс обработки информации, подлежит изучению (гл. 14). Внутренняя структура и аберрационные свойства фокусирующих оптических систем составляют предмет геометрической оптики. 12 3.3. Приемники излучения (определение и классификация) приемник излучения является основным элементом оптикоектропного прибора. По существу само название приборов— птико-электронные — обязано свойству приемника преобразовывать поток излучения в электрический сигнал. Существуют различные определения приемника излучения, однако все они отражают главное свойство приемника — способность обнаруживать наличие излучения путем преобразования его в энергию других видов для последующей регистрации. В иностранной технической литературе это свойство приемника излучения находит выражение 'в названии — - детеюлор; т.

е. обнару- житель. Таким образом, приемник излучения представляет собой устройство, служащее для восприятия энергии излучения и преобразования ее в энергию других видов с целью последующей регистрации результата этого преобразования, приводящей к обнаружению. Процесс обнаружения излучения состоит из двух основных этапов: преобразования энергии оптического излучения в другой вид энергии и регистрации преобразованной энергии. Например, в термоэлементе поток излучения вызывает появление электро- движущей силы, которая регистрируется обычным образом (гальванометром); в эвапорографе энергия излучения поглощается н вызывает нагрев и испарение масляной пленки, изменение толщины которой регистрируется интерференционными методами и т.

д. ' Приемники излучении могут классифицироваться по следующим признакам: виду энергии, в которую преобразуется излучение; характеру изменения чувствительности приемника при изменении длины волны падающего излучения; области спектра, где они наиболее чувствительны и находят наибольшее применепие; рабочей температуре чувствительного слоя.

По виду энергии, в которую преобразуется излучение, приемники излучения делятся на тепловые, фотоэлектрические или фотонные, люминесцентные, фотохимические. В теплоеьи приемниках энергия излучения преобразуется в тепло, а регистрация преобразования сводится к измерению приращения температуры приемной площадки, нагретой вследствие облучения. Способ регистрации изменения температуры определяет конкретный тип теплового приемника излучения. В глермоэлементе изменение температуры приемной площадки вызывает появление электродвижущей силы в контуре, образованном двумя спаянными или сваренными проводниками из различных металлов.

болометре изменение температуры вызывает изменение эчектрического сопротивления проводника или полупроводника. 13 В оптико-акустическом приемнике изменение температуры приемной поверхности, образующей одну из стенок газовой камеры, вызывает изменение температуры и объема газа и прогиб мембраны — второй стенки газовой камеры. В эвапорографе изменение температуры вызывает изменение толщины масляной пленки. В диэлектрическом приемнике изменение температуры вызывает изменение диэлектрической проницаемости диэлектрика конденсатора, имеющей сильную температурную зависимость, и соответствующее изменение емкости конденсатора регистрируется.

Разновидностью диэлектрического приемника является пироэлектрический приемник излучения, в котором диэлектриком конденсатора служит сегнетоэлектрик, т, е. вещество, на поверхности которого появляется электрический заряд при механических деформациях. Неравномерный нагрев конденсатора приводит к деформациям, и на обкладках конденсатора возникают заряды, которые регистрируются. В термиконе изменение температуры вызывает изменение величины фотоэмиссии и т.

д. В фотоэлектрических (фотонных) приемниках энергия излучения преобразуется в механическую энергию электронов, испускаемых облучаемым веществом. Если электроны, освобожденные квантами излучения, покидают вещество, из атомов которого они вырваны, то явление носит название вне~инего фотоэффекта, если же электроны остаются в веществе, то явление называется внутренним фотоэффектом. Влияние внутреннего фотоэффекта на характеристики вещества может бьггь различным в зависимости от условий, которые созданы для освобожденных электронов. Если они могут перемещаться внутри вещества в любом направлении, то вещество остается нейтральным и лишь электропровод- ность его изменяется.

Если же в веществе создаются условия односторонней проводимости и электроны могут перемещаться лишь в одном направлении, то в веществе возникает разность потенциалов, создающая ток во внешней цепи. Фотоэлектрические приемники излучения, в которых используется явление внешнего фотоэффекта„называются фотоэмиссионными приемниками. К ним относятся вакуумные и газонаполненные фотоэлементы, фотоумножители, электронно-оптические преобразователи (ЭОПы) и некоторые телевизионные передающие трубки (диссектор, иконоскоп, суперконоскоп, ортикон, суперортикон и др.).

Приемники с внутренним фотоэффектом, в которых используется явление изменения электропроводности вещества„называются фоторезисторами или фотосопротивлениями. Приемники, в которых используется явление возникновения э. д. с., называются фотогальваническими вентильными фотоэлементами или фотоэлементами с запорным слоем. 14 рели в качестве контактирующих веществ в вентильном фото.,еите применяются полупроводники с различным типом проэл води~ „имости, то наряду с возникновением разности потенциалов ме ,ду слоями с р- и и-проводимостью при неравномерном освеиии чувствительного слоя образуется разность потенциалов вдо ь „ „,ль р — и-перехода Эту фото-э.

д. с. называют продольной или .овой, а соответствующие приемники — фотоэлементами , продольным или боковым эффекпюм. Всли к чувствительному элементу приемника излучения с запорным слоем приложить напряжение так, что оно препятствует впозникновению тока во внешней цепи приемника при освещении, то изменение величины потенциального барьера под действием излучения приводит к изменению сопротивления и падению напряжения на приемнике. Этот режим работы называют фотодиодным.