Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах (1981) (1095907), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Для схем типа А эффективным средством подавления рассеянного света от нерабочих поверхностей оптической системы является размещение между объективом н приемником излучения дополнительного объектива, который проецирует фокальную плоскость основного объектива на чувствительную площадку приемника (10). Достаточно полный качественный анализ причин возникновения вредного рассеянного света в оптических приборах и способов его уменыпения проведен в работах 111, 18, 40]. Значения коэффициентов яркости ряда материалов приведены в 138, 1301, а методы устранез ння световых помех в зеркальных и зеркально-линзовых системах изложены в 179). Перейдем теперь к вопросу оценки коэффициента ослабления при.условии, что перед ОЭП одновременно располагаются фон и источник боковой засветки, т.
е. А~О и Е,„ФО. На основании выражения (6.1) получим ~29) (6.12) к, Е где д — величина, показывающая, во сколько раз световой поток на приемнике от источника боковой засветки должен быть меньше светового потока от фона. Из (6.12) следует, что коэффициент ослабления бленды должен быть прямо пропорционален освещенности от боковых помех и обратно пропорционален яркости фоновых помех. Исходя из принятых допущений, произведем оценку коэффициента ослабления бленды схемы Б при следую- !1Т щих условиях. Пусть ОЭП с данной схемоч должен работать на фоне ночного неба (Ь=2 10-' кд!м' [1]) прн наличии боковой помехи — Солнца (Е,„=1,37 10' лк [11). При этом требуется, чтобы световой поток на приемнике излучения от Солнца был в десять раз меньше. светового потока от ночного неба, т.
е. д=10. Для принятых значений параметров оптической схемы Б н в соответствии с (6.6) и (6.11) имеем: к!г, =1, кев = = 0,006 ср ', Из (6.12) получаем, что коэффициент ослабления бленды при данных условиях составляет примерно 4 10г. Сопоставляя полученное значение с приведенными в й 6.1 данными по наибольшим значениям коэффициентов ослабления современных бленд,. можно сделать вывод, что в данном случае необходимо проектировать двойную бленду. а.з.
КРуГОВые Бленды Наибольшее распространение в ОЭП получили круговые бленды [821 (рис. 6.3), состоящие нз цилиндрического корпуса (1) и плоских кольцевых диафрагм (2). Внутренние цилиндрические поверхности бленды имеют черное диффузно отражающее покрытие, а на полированные оксидированные поверхности стальных. диафрагм нанесено просветляющее покрытие, что поз- Рве. 6 3. Кпуговав плавда !!8 воляет подавить зеркальные составляющие рассеянного света в направлении выходного окна бленды. Притупление кромок диафрагм составляет единицы микрометров. Анализ влияния габаритных параметров круговой бленды на угол прямой засветки гр не вызывает затруднений. Величина р определяется как [28) т = агс18'(2й/1.г, + 1д в).
(6.13) Габаритные параметры Ем Иг круговой бленды при заданном угле прямой засветки и известных габаритных параметрах объектива вычисляются по формулам 182) С,в=И;(18~ — 18 ); В Й ~ ~а 11м. Диаметр бленды О~ =2()г'у. + К), (6.14) (6.15) (6.16) где а — ширина кольцевой зоны первой диафрагмы (глубина первого кармана). Практика проектирования бленд ~~135) показывает, что для высококачественных круговых бленд д может составлять до 30...50$ от диаметра выходного окна.
Коэффициент ослабления бленды в значительной степени определяетсн числом отражений л световых пучков в бленде. При заданном коэффициенте ослабления к„„ на первоначальном этапе проектирования число п подбирают так, чтобы обеспечить соотношение гл к-1 з осл' Прн этом приближенно принимают, что коэффициент р, зеркального отражения диафрагм приближенно равен коэффициенту диффузного отражения бленды. На рнс. 6.3 в качестве примера приведены геометрические построения, используемые для расстановки диафрагм в бленде, обеспечивающих двукратное отражение световых пучков от боковой помехи. Следует отметить, что, как правило, в круговых блендах число отражений световых пучков не превышает трех- четырех, так как при увеличении п, связанного с увеличением числа диафрагм при выбранном диаметре бленды, доля рассеянного света от кромок диафрагм будет доминировать и по существу определять значение коэффициента ослабления.
ыв Расчет коэффициента ослабления бленды для определенного угла засветки сводится по существу к определению суммарной освещенности Е,„„от боковой ломехи в выходном окне бленды, которая в общем случае определяется нз выражения Евых ~~' Е1 и (6.18) где Еэ — яркость (-го участка бленды в направлении ее выходного окна; (),. — телесный угол, под которым воспринимается Рй участок бленды из выходного окна. Методика расчета освещенности, создаваемой круговой блендой в заданной точке ее выходного окна, разработана Е.
Н. Гончаренко я наиболее полно изложена в 113]. Поэтому ограничимся кратким перечислением основных этапов указанной методики. Вначале для определенного угла засветки графически, путем построения многократных раэверток н авализа хода лучей, определяются участки бленды, которые отражают свет в направлении выходного окна. Определяются освещенности Е„р ь создаваемые рассеянным светом от кромок диафрагм в центре выходного окна, по формуле Екги — р„р Е„(з!и' оы „р — з(пэ овшр) к,„р, (6.19) (6.20у где Лу — яркость 1-го светящегося участка бленды;:,д сэ — апертурные углы, под которыми видна наибольшая ширина светшцегося участка из центра выходного окна бленды; куа — коэффициент, равный отношению площади светящегося участка к площади, вырезаемой иа поверхности 1-го элемента бленды плоскими углами ам, ээг при их вращении вокруг оптической оси бленды.
Яркости отдельных участков бленды (6.2!) Еу — (р,г,Есоз р)/и, где р,— коэффициент зеркального отражения бленды; гэ — коэффициент яркости диафрагмы (если светящейся поверхностью является не диафрагма, а цилиндрическая поверхность бленды, то вместо га следует брать коэффициент отражения этой поверхности); Е— освещенность данного участка бленды. 120 где ркр — коэффициент отражения кромки; ń— освещенность ва кромке; анар, ээгкэ — апертурные углы, под которыми видны края освещенной части 1-й кромки (раднус кромки) из центра выходного окна бленды; к;кр — коэффициент, равный отношеншо длины светящейся части кромки к общей ее длине.
Затем вычисляются освещенности Ев, создаваемые светом, рассеянным внутренними элементами бленды (участкамн ее цилиндрической поверхности и кочьцевых диафрагм), Ест=Я~;(з!и эо,. гйпэ о„.)кдм Освещенность участка, засвеченного многократно зеркзльио отрзженным светозг, Е= Е„р,", (6. 22) где л — число зеркзльных отражений. В случае диффузной засветки рзссмзтрпвзсмого кольцевого участка другим участком, освещенным непосредственно от боковой помехи, Е = гл Е„а, а,(м, (6.23) глс аг, аэ — апертурные углы, под которыми видна облучзющзя первичнзя поверхность рзссмзтрпвземого кольцевого участка.
В заключение расчета производится суммпровзнне найденных освещенностей (Еар 1, Ез у) и определяется коэффициент ослабления бленды. Приведенная методике в большинстве случаев может применяться и для двойных и кольцевых бленд. 6.4. ДВОЙНЫЕ БЛЕНДЫ Оптико-электронные приборы, работающие в условиях мощных боковых помех и фоновых помех минимальной яркости е, целесообразно снабжать двойными блендами. При этом требование уменьшения угла допустимой засветки и использование элементов микроэлектроники приводят к тому, что в ряде случаев 'двойная бленда является наиболее громоздким элементом ОЭП. Поэтому становится актуальной задача анализа влияния габаритных параметров двойных бленд на угол допустимой засветки. Рассмотрим репгение такой задачи на примере трех бленд [61, 131, 1361, изображенных на рис. 6.4 и 6.5 в одинаковом масштабе и имеющих одинаковые значения гр, ш, )х».
Двойная коническая бленда (рис. 6.4), обозначим ее А, состоит из двух конических диафрагм, линия сопряжения 00 которых как бы делит бленду на две— основную, непосредственно воспринимающую свет от источника боковой засветки, и дополнительную, обеспечивающую защиту выходного окна от света, отраженного или рассеянного основной блендой**. Будем пазы. вать углом допустимой засветки гр двойной бленды максимальный угол, образованный оптической осью и пря- а Например, фотополяриметры Юпитера, установленные нз .космических аппаратах «Пионер» [185) . '" В более общем случае конические диафрагмы можно рзссмзтривзть кзк поверхности, огибающие кромки кольцевых дпзфрзгм 117, 98, 135).
121 Тил Ю Тип б и) б) Рнс. 6.6. Двойные бленды: а — коннческен с плоской кельнской лнефресьюй; б — с лллнпснческай аснонной блендой Рнс. 6.4. Двойная аоннческая бленда Для повышения коэффнцнента ослабления иногда основную бленду выполняют в виде черной зеркальной диафрагмы, образованной врашеннем эллипса вокруг его малой полуоси, совпадающей с оптической осью бленды, причем фокусы эллнпса (Р, г"') расположены на кромке входного окна (рнс. 6.5, б). Эту бленду в дальнейшем будем обозначать В. Данная эллнптнческая диафрагма обладает свойством отражать во входное окно все прошедшие лучи. Угол допустимой засветкн для бленды А [284 1яа; (6.24) (Ай+ ссб )(Аб + )ч — л б1Й Ф) ~рй = агс46 йб(Аб — Рб) для бленды Б об(Аб+ Я вЂ” Хб(на) ов = агсф о ~ ~ Ь Хб(Аб — сей ) 1ц со, (6. 25) !22 мой, проходящей через край входного окна н линию оо.
Для уменьшення габаритов бленды входное окно оформляют в виде плоской кольцевой диафрагмы, внутренннй диаметр которой несколько больше макснмального светового размера в данном сечении (рнс. 6.5,а). Эту бленду будем обозначать Б. Прн этом выходным. окном будет непосредственно восприниматься свет, ндущнй от кромки н внутренней поверхности плоской днафрагмы. где Ьб — длина бленд; )т' — радиус выходного окна; 1тб=й+Еб(дсз — радИуС ВХОДНОГО ОКНа бЛЕНдЫ Б„ со — половина углового поля; ˄— минимальный внешний радиус бленд. Произведем нормировку относительно Ьб, при этом введем обозначения: гт' = й,'1-б) )та = ггб )ьб, А, = Аб(Еб.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
