Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977), страница 8

тудой. В результате сканирование поля производится отдель ными авзглядами» длительностью т„перемещающимися по полю случайным образом. Закон перемещения определяется плот постыл распределения случайных амплитуд импульсов, вырабаты. ваемых генераторами развертки, которая может подчиняться конкретным статистическим требованиям, заданным, например, в виде вероятностной плотности нахождения искомого объекта в элементарной ячейке поля обзора. Глава 2 ТРАЕКТОРИИ СКАНИРОВАНИЯ ПРИ РЕГУЛЯРНОМ ПОИСКЕ (ТИПЫ РАЗВЕРТОК) В оптико-электронных приборах используются различные траектории сканирования.

Вид конкретной траектории определяет прежде всего форму контролируемой области поля обзора (форму растра). Круглая форма поля образуется осесимметричными траекториями, которые создаются за счет двух составляющих сканирования. Одной из них является вращательное движение с постоянной угловой скоростью. Второй может быть как вращательное, так и колебательное движение. Прямоугольная форма поля создается обычно двумя колебательными перемещениями, хотя в некоторых случаях используется сочетание вращательного и поступательного движения. Осесимметричные траектории сканирования могут быть разделены на ряд классов в зависимости от типа слагающих движений и соотношения между их скоростями.

При этом обычно различают спиральную и розеточную траектории сканирования. з 1. ТРАЕКТОРИИ СКАНИРОВАНИЯ ПРИ КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ СКАНИРУЮЩЕГО ПОЛЯ Если имеет место колебательно-вращательное движение сканирующего поля, то спиральная траектория (архимедова спираль) образуется в том случае, когда за время одного колебания вдоль некоторой оси Оу последняя совершает несколько оборотов вокруг неподвижной точки О (рис. 13). 34 ная траектория характеризуется шагом спирали а, „ый за н зависит от угловой скорости вращения сканирующего котор ннейной скорости ~ перемещения поля в процессе его поля са "л банкя ВдОль Оси Оу: „„л а а = 2пИа. П „этом предполагается, что колебание сканирующего поля „„одит по линейному закону, а время обратного хода равно происхо нулю (рис.

14), т. е. аУ е, у =НТ, где г — амплитуда колебательного движения; ~ Т вЂ” время полного колебания (период). Т Л Рис. 14. Закон движения сканирующего поля вдоль оси для спиральной траекто- рии Рис. 13. Спиральная траектория сканирования при колебательновращатсльном движении сканирующего поля Практически всегда имеют место потери времени, обусловленные обратным ходом развертки.

В телевизионных системах они составляют 3 — 8% от времени обзора, в системах с оптико-механическим сканированием потери могут достигать 30% и более. Для осмотра поля обзора без пропусков размер элемента разложения (мгновенного поля зрения) должен быть равен шагу спирали, который можно выразить через полное число витков спирали (число строк) г и амплитуду колебательного движения г а = гй. Следовательно, число элементов, укладывающихся на витке ~~крали, соответствующем радиусу Р (число элементов в строке), примерно равно Ж, = 2тгрlа = 2л (р/г) г. Если поле обзоРа осматРиваетсЯ Рк Раз в секУндУ, то вРемЯ смотра каждой спирали (каждой строки) составляет Т, = ЦГ, = 2л~со = Т,.~а = — ЦР„г), где ч ," частота строк Р, = а/(2т1), а время осмотра поля обзора (время кадра) Т вЂ” цр 3' ЭЬ Следовательно, число элементов, осматриваемых в единицу времени, и = И,~Т, = 2лРк 1рЦ га, а время осмотра од;ного элемента с = 1/и = 1/~2тсг", 1р т) г'1.

Полученное значение времени т зависит от радиуса осматри- ваемой кольцевой зоны поля обзора р, что необходимо учитывать при выборе характеристик электронного тракта прибора, в частности, полосы пропускания усилителя, которая, как известно, пропорциональна числу элементов, осматриваемых в единицу временй (обратно пропорциональнаминимальной длительности импульса), Ь| =и =1й. / с М 1 7 т л 2тФ г 2 Рис.

16. Закон движения сканирующего поля вдоль оси для розеточной траектории Рис. 15. Розеточная траектория сканирования при колебательно- вращательном движении сканирующего поля У = (2пПсо) ~1/(2т)), где 1т = гУ(0,5Т) =- 2ИТ. Колебательное движение предполагается происходящим по закону, представленному на рис. 16. Очевидно, что значение полосы пропускания, определенное для крайнего витка спирали 1р/т = 1), является избыточным для всех остальных витков. Это связано с различной линейной скоростью движения сканирующего поля в разных точках пространства обзора при спиральной развертке.

Если при колебательно-вращательном движении сканирующего поля за время одного оборота совершается несколько колебаний, то создается розеточная траектория (рис. 15). Розеточная траектория характеризуется числом лепестков Ф, которое определяется угловой скоростью вращения а, линейной скоростью 1т и амплитудой т колебательного движения ависимости от соотношения между амплитудой колебатель- ижения г и радиусом поля обзора Я, а также от направленого дв ня и „момента начала сканирующего колебания характер заполнения н поля линиями сканирования изменяется. рие.

17. Траектории еканирования при колебательно-вращательном лвижеиии сканирующего поля для г~ й: а — спиральная; б — розе- точная Например, если колебательный процесс происходит по направлению от периферии к центру и амплитуда колебания меньше радиуса поля обзора, то спиральная и розеточная траектории при колебательно-вращательном движении имеют вид, представленный на рис. 17. з Я. ТРАЕКТОРИИ СКАНИРОВАНИЯ ПРИ ВРАЩАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ СКАНИРУЮЩЕГО ПОЛЯ При вращательно-вращательном движении, когда сканируюоси щее поле вращается с угловой скоростью в вокруг некоторой 1 си О, (относительное движение), которая в свою очередь вращается с угловой скоростью а, вокруг неподвижной оси О 1переносное движение), вид траектории определяется соотношением скоростей о1 и тоа. то спиральная траектория (Рис 18) розеточная траектоРия (Рис 19).

В зависимости от соотношения радиуса относительного движения г виям я г и радиуса поля обзора,Р характер заполнения поля лиями сканирования изменяется. Если 2г = К, сканируется ~ся круглая зона поля, если 2г <Я, сканируются только перитерийные кольцевые области. чем Построение спиральной и розеточной траекторий в атом послед- ем случае приведено на рис. 20 и 21. Рис. 18. Спиральная траектория сканирования при аращателыю-вращательном движении сканирующего поля для 2г= Я Рис.

19. Розеточпая траектория сканирования при вращательно-вращательном движении сканирующего поля для 2г = 1~ Рис. 20. Спиральная траектория сканирования при вращательно-вращательном движении сканирующего поля для 2г ~ й г=10ва Рис. 21. Розеточная траектория сканирования при вращательно-вращательном движении сканирую- щего поля для 2г<" Я РИИ СКАНИРОВАНИЯ $3. ТРАЕКТ ПЕРЕМЕЩЕНИЯХ ПРИ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПЕ НАПРАВЛЕНИЯХ ЕГО ПОЛЯ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ Н АНИРОВАНИЯ ГУСЕНИЦА ТРАЕКТОРИЯ СКАНИР И СЛЕДЯЩАЯ РА ения скани рующего поля в двуХ взаимно п о пер е ди у ярны ~апра т очную или прогрес так называемую построчну Я21 а Вер к ск 1 Рующ ее поле пер изонтальном направлении и одномещается сл ева направо в горизонта и и одно.

временно смещаетс к скани к . П ойдя одну строку, с а 0 Возвращаетс рующ ее поле быстро чего вновь начина . влево, после чего ться вправо, но уж П Оцесс я о тех пор, пока скаей строки. е не п оидет продолжаетс д тех ок кадра, затем оно е полОжение ается в исходное в " " гол кадра (пол в верхний левыи уго Для получения Л ни ющего поля вдол движения сканиру Р Р а и ыстр У ения его в исходное по еобходимо О еспечить Рис. Он Вижения Рис.

ныи зак д ронания чем перемещение слева н ой азвертки (в течение жение Обрат зывается прямым ествляющих кадр у Частота колеба и", Ов ю Ра Р й осущ з аннои али), должна с " ос ществляю(см ( ещение по вертик ), ОВР =1/ „ача онтали), — часто (~еще ие по горизонт рочную развертку (сме оле обзора) ое укладывается в п т ок котор яз енияв исходное поло- Я МГНОВЕННОГО ПОЛ е зтого вре.

Время возвращения ~м так как в течение е Однако ряд езные сигналы о ычно азве„тка (рис., п мени полез я синусоидальная ра спользоваться е емещения могут испол об атный ход строчнои ра как прямой, так и о ратнь " о~ Р. 41 ~:, Я тп цоьда эптноцхшО Ю Ю ,й Ж Ю со $й В'$ ох Р жЯ жо о„ ж ; 1Р СЧ с ьб ж о ~" р й Г а~о ЮЙ 1 д Ф~ ~ Ф~ о ~ 12 ~ с ~ Я и.

Р О,; ~„я СЯ Ж д ж д Ф Ц р 3. М" о ~х Ж Ж ~р Ю ~ О С3 ~~,р ;а сч ' ная развертка Образуется за счет кол ба ельного д ижения вдоль некоторой прямой по синусоидальному закону и движения эток прямой в перпендикулярном направлении (по кадру) с постоя„ ной скоростью Г. Недостатком синусоидальной развертки яв. ляется непостоянство скорости сканирования, которая возра.. стает в центральной части растра. В связи с этим иногда для раз вертки используются только центральные участки синусоидм 4 Рис. 25. Некоторые снециальные траектории сканирования: а — гусеница; б — следищан развертка Для того чтобы построчная развертка осуществлялась без пропусков и наложений строк, в простейшем случае необходимо иметь размер элемента разложения, равный расстоянию между строками.

Если при этом 2 — число строк в кадре, Ь вЂ” высота кадра, 1 — ширина, то могут быть получены следующие приближенные соотношения: размер элемента разложения а = 6/2; число элементов в строке Ф~ = 00 = (ГЙ) 2 = ~02, где р=ГЙ; число элементов в кадре У„= Ж,2 = Р2'; число элементов, сканируемых в единицу времени, П = Г„.Ин = Р,,~2~ При визуальной индикации цели, находящейся в поле обзора, наименьшее значение частоты кадров Р„определяется допустимой стотой мелькании изображения. Критическая час'гота мелькании* при которой оператор воспринимает изображение как слит- зависит от яркости изображения и для современных приемх телевизионных трубок составляет 48 — 50 Гц.

Если при этом 4/3, а г = 625, то п = 50 625'.413 = 26.10' с '. 0ля уменьшения кажущейся частоты мельканий изображения б з увеличения числа элементов, сканируемых в единицу времени, ожет применяться чересстрочная развертка. В этом случае поле бзора сканируется так, что полный осмотр его осуществляется за два цикла сканирования: каждый цикл содержит либо нечетные, либо четные строки растра. Благодаря инерционности зрения и наличию послесвечения экрана индикатора, наблюдатель видит эти поля слитно, так как межстрочное мерцание менее заметно, чем межкадровое. Частота кадров и требуемая полоса частот, пропорциональная числу элементов, сканируемых в единицу времени, при чересстрочной развертке снижается в два раза, однако и время наблюдения полного кадра удваивается.