Ллойд Дж. Системы тепловидения (1978) (1095910), страница 41
Текст из файла (страница 41)
7АО. Сканирующее устройство с качающимся аеркалом в параллель- ном пучке лучей. ГЛАВА 7 2В8 Фиг. 7й$. Расположение зеркала для получения несмещающегося пучка Угол маиду при еканиро коя и олми Выкодяигий при епалиробалии пучок Фиг. 7Л2. К определению длины аерквла. ияальлый дуомый р зерилла Размер зра ела кала чпа СКАНИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА 269 А 1 Фиг. 7АЗ. Движение точки, сопряжевиой с фиксированной точкой изобра- жения, в пространстве объектов.
так что (л К А~ /.=О/В1п ~ — — — — — ) ~4 2 4) (7. 38) Если объект не находится на бесконечности, пучок лучей, з котором сканирует такая система, уже не будет параллельным (фиг. 7.13). Если зеркало расположено под углом а/2, осевой луч отклонится на угол а и линейный сдвиг в пространстве объектов составит г- Во (7.39) Угловой размер о, соответствующий линейному размеру в на расстоянии О, измеряемом от линзы, будет равен (7.40) Таким обрааом, угол сканирования в пространстве объектов ме- няется в зависимости от расстояния, на которое сфокусирована система. Угловой размер чувствительного элемента приемника из- лучения также меняется в пределах от а = а// до а = аВ = аО/(О + /).
(7.41) Аналогично в зависимости от расстояния, на которое сфокусирована система, изменяется перемещение лучей в плоскости изображения. На фиг. 7.14 покааано, как прн изменении положения зеркала перемещается изображение точки, находящейся в пространстве объектов ближе, чем на бесконечности. Два луча, отражаясь от отклоненного зеркала, образуют треугольник, показанный в нижней части фиг. 7.14. Угол 0, на который отклоняется 270 ГЛАВА 7 Фпг.
7.14. Движение точки, сопряженной с фиксированной точкой объекта. в пространстве изображений. Пентральный луч, у При малых О 7 = 0 (а + Ь)/2Ь, (7.46) (7.47) к, приблиан- (7.48) где (7.49) (7.50) можно определить следующим а(п и = Ь/Ь, з(п О = Ь/а, $ = агсз)п (а з)п О/Ь), = (О + с)/2 (см. равд. 7.2.1). О ж 2Ьу/(а + Ь,'. Точна изображения перемещается на расстояние тельно определяемое соотношением 2Ьт .
2ьт и — О/ =- ь 1= —,— ь(/+ п7), Ж = 7в/О (см. уравнение (6.127)). Используя формулу линзы 1 1 — + — =— аз.Ь /, й7 образом: (7.42) (7.43) (7.44) (7.45) СКАНИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА 27$ ИЛИ 1 Ж (7.51) а+а г'0-глб ' получим (7.52) Тогда (7.53) Скорость движения изображения в плоскости изображения будет равна (7.54) Член 27 (Ыу/Ю) определяет скорость для бесконечно удаленного объекта, а [2Ь~ Д вЂ” а)Ц[ (Ну/Ж) — изменение скорости, когда объект приближается на расстояние О = )'!Лг.
Ошибка в процентах равна [Лг () — а)!~т[ 100е4 = [() — а)!0[.100%. 7.3. Вращающийся зеркальный барабан Качающиеся зеркала не пригодны для сканирования с высокой скоростью, поскольку их работа становится нестабильной близ краев поля зрения и для их привода требуются двигатели очень большой мощности. При высокой скорости сканирования часто используются вращающиеся зеркальные барабаны, подобные показанному на фиг. 7.15, поскольку вращение осуществляется непрерывно и стабильно по скорости. Рассмотрим многогранный зеркальный барабан, сечение которого в виде многоугольника показано на фиг.
7.16; г; и г, — радиусы вписанной и описанной окружностей. Зеркальный барабан на фиг. 7.16 имеет шесть граней. Угол грани, намеренный из центра многогранника, равен 6,=2ЫИ, (7.55) где п — число граней. Если обозначить ширину грани 1, то из фиг. 7.17 следует 1 = 2га з[п (Оу/2) (7.56) и (7.57) г,!г, = [соз (8г/2)) '. Отношения ширины грани к внешнему радиусу и внешнего радиуса к внутреннему в зависимости от числа граней приведены в табл. 7.1.
Фпг. 7.15. Сканирующее устройство в виде вращающегося аеркального барабана-многогранника. а — начало скаиироваиии; б — середина еиаиироваиии; и — конец сканирования. / l 1 / Фиг. 7.16. Размеры зеркального барабана-многогранника.
СКАНИРУЮЩИЕ УСТРОИСТВА 273 Таблица 7.1 Количественные характеристики зеркального барабана /г1 Число граней Угол грани б — -В и о Я На пал нае леала Фиг. 7.17. К онределению ширины Фиг. 7.18. Две1жен1ге зеркальной грани.
грани прк вращении барабана. 1н — Озт.( 3 4 5 6 7 8 0 10 120' 90 72 60 51,43 45 40 36 1, 732 1,414 1,176 1,000 0,868 0,765 0,684 0,618 2,000 1,414 1,236 1,155 1,110 1,082 1,064 1,051 ГЛАВА т 274 Рассмотрим теперь фиг. 7.18, где показаны два положения барабана, отличающиеся на угол йю Из приведенного геометрического построения видно, что смещение 6 центра грани в направлении, перпендикулярном грани в начальном неповернутом положении, равно 6 =.,(1 — ° йн) = = г, (1 — зш (О//2) 18 (8//4)1 (1 — соз бн). (7.58) Таким образом, сканирующее действие вращающегося зеркального многогранника подобно действию качающегося зеркала с той разницей, что центр грани совершает возвратно-поступательное движение со скоростью — „=., В1п(Е„1) Е„, Ы6 (7.59) если считать, что нулевое смещение соответствует моменту времени / = О. При использовании такого сканирующего устройства в сходящемся пучке это смещение будет изменять положение фокальной точки в зависимости от времени и может вызвать сильную расфокусировку.
Поэтому подобные сканирующие устройства используются главным обрааом в паралчельном пучке лучей. Если углы зеркальных граней с вертикалью одинаковы, получается линейное сканирование без чередования строк. Если углы нарастают, можно получить чересстрочную развертку или развертку с перекрытием. Например, с помощью зеркального барабана в виде куба можно получить кратность чересстрочной раавертки, равную 1, 2 или 4. Однако чересстрочная развертка сопровождается увеличением поворота изображения, так как края граней сближаются нз-за наклона граней к вертикали. Леви (1! показал, что минимальный внешний радиус г„ при котором пучок при сканировании в параллельном пучке лучей не виньетируется, равен /) 2соэ(6/2) /йв ((О/ — т)/2! ' где Й вЂ” диаметр пучка; 6 — угол отклонения пучка в средней точке линии сканирования; 27 — угол отклонения пучка при сканировании; О/ = 2и/и — центральный угол грани.
При 6 = = 90' г, =- (7.61) у'2 з)а ((э/ — т)/2! Сканирующее устройство в виде зеркального многогранника при уменьшающемся отклонении пучка менее эффективно по сравнению с качающимся зеркалом, поскольку движение граней несколько СКАНИРУЮЩИК УСТРОЙСТВА 275 Фпг. 7.19. Поворот грани при вращении барабана. Фиг. 7.20. Сдвиг пучка. Случай у (показанный на фигуре): зер«вльная грань в центре зрачка для верхнего пучка; пересечение гране с луч«ом перемещается навстречу пучку, и выходящий пучок немного сдвигается влево. Случай Е (не показанный на Фигуре): зеркальная грань в центре зрачка для цеагрального пучка; пересечение грани с пучком совершает возвратно-поступательное движение и выходящий пучок сдвигается попеременна влево и вправо. а яра йаеаае ррагаенал 18е отличается от движения зеркала (фиг. 7.19).
На фиг. 7.20 представлены два различных начальных положения сканирования, чтобы проиллюстрировать воаникающую рааницу в сдвиге пучка. Горог и др. (2) укааали, что максимальная скорость вращения Мм,н, (об/с) зеркального многогранника ограничена его прочностью. Максимальная скорость определяется выражением (7.62) где р — плотность материала аеркала; Т вЂ” прочность на разрыв; т) — коэффициент Пуассона. В действительности иа-за деформации граней зеркало нельзя будет использовать задолго до того, как оно раарушится.
Другое сканирующее устройство, напоминающее зеркальный многогранник, имеет вид круглой сегментированной чаши (фиг. 7.21). Устройства такого рода испольауются для получения 272 ГЛАВА 7 Снобятийся лучей пучол бернале Линейно чубстби~~о тепьньа олеменч ернало тоб ариемнина линейна чубстбительнмн ялементоб приемлила Обаентиб Жа ' чубстбигпелмта елементоб приемнила диб растра Фиг. 7.21. Сканирующие устройства в виде вращающейся зеркальной сег- ыеитироваииой чаши.
Враьцаючиийся еер- ьальный барабан Обаелтиб Фиг. 7.22. Вращающееся зеркальное сканирующее устройство карусельного типа. СКАННРУЮШИК УСТРОЙСТВА 277 стабильного сканирования в сходящемся пучке лучей. Еще одним зеркальным сканирующим устройством является карусельная сканирующая система (фнг. 7.22), которая дает прямоугольный растр 7.4. Вращающиеся преломляющне призмы (а+Ь)(( = Фа (~рв — Л(), а+ Ь = (1я(щ — Х), а!( = (я (~рв — Ф), (7.63) (7.64) (7.65) (7.66) (7.67) (7 68) Ь = ( [(я ( р, — ]'т') — 18 (~рв — )'т)], у/Ь= сов у, у = (сов у [1я (~рт — Ф) — 1я (~рв — )т")].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
