Ллойд Дж. Системы тепловидения (1978) (1095910), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Так как Ж =7, имеем у = ( сов 7 [16 (<рт — у) — 1я (<рв — 7)], в(п (срв — у)lв1п ((рт — т) =п,(пв, (и1/ив) в1а Ор, — т) сов (Чв — т) (7.69) (7.70) (7.7Ф) н '(и с(ив) в(в (<р1 — 7( тв (срв г')— (и~/ив) в(в (ЧЧ вЂ” т) (7.72) у 1 — [(ис(ив) вт ф1 — т)]в ( Третий тип сканирующих устройств — преломляющая приама, имеющая 2 (и + 2) граней и вращающаяся вокруг оси, проходящей через центр тяжести (фиг. 7.23). На фиг. 7.24 покаван сходящийся пучок лучей с установленным в нем сканирующим устройством.
Преимуществом этой схемы является отсутствие в ней иалома лучей. Сканирование осуществляется путем сдвига вбок сходящегося пучка и перемещения его по линейке чувствительных элементов приемника излучения. Принцип действия показан для отклоненного н неотклоненного пучков. Ясно, что, если падающий и выходящий пучки находятся в одной и той же среде, углы обоих пучков с гориаонталью будут одинаковы.
Это происходит потому, что при преломлении на первой и второй поверхностях ход луча иаменяется одинаково,но во взаимно противоположных направлениях, так что ревультирующее изменение направления хода луча равно нулю. Однако фокус (точка, в которой сходятся лучи) смещается на величину у по вертикали и на величину в по горизонтали. Выражения для отклонения луча у можно вывести на основе геометрического построения, приведенного на фиг.
7.25 (у,— угол между падающим лучом и горизонталью): 278 ГЛАВА 7 грнг 7 23 Сканирующее устройство в виде вращающегося преломдяющего куба. Фиг. 7.24. Сдвиг фокуса и смещение изображения. а — сдодящндся пучок лучей; б — сдвиг г фокуса в продольном направлении", е — сме женно изображения В; н — поназатель пРеломлевия; т — угол павлова.
СКАНИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА 279 да!йи Фр у;И яе лезов Фиг. 7.25. 11 определению величины смещения изображения. е„е, — лолавевели преломления. Тогда у=гсову вш (ф! — 7) (л$/пв) в!и (ф! 7) 17.73) сов(ф! 7) У'1 — (л!/лв) вш (<р! — 7))! ) Для воздуха, когда и, = г, выражение для у будет иметь внд у =гсов у (ф' 7) (ф' т) [. (7,74) сов (!р! — 7) -[/ив в)пв )ф, Г": В литературе это выражение встречается в равличяых эквивалентных формах. Для малых значений фд — 7 и у р жгсову ~ф~ — 7 — ~ — (!р,— у)~/ф' 1 — [(ср — у)в7пв) ~, (775) или у ж )соз у ~!р, — у — — ( р! — 7) [ =)сов у (<р, — 7) —.
(7.76) 1 1 и — 1 Окончательное приблизительное выражение для малых углов имеет вид у 1(фв у) — „ (7.77) Таким образом, прн малых углах вращение призмы обеспечивает приблизительно линейное сканирование. В работах ворога и др. [2), Линдберга [3), а также Куликовской и др. [4) имеются эти и другие соотношения, необходимые для проектирования. Линдберг приводит также расчет сканирующих систем с кубической привмой в шведских разработках для военных н гражданских применений.
ГЛАВА т Для углов наклона 7 (< я!2 у ~ 17(1 — — )+Член порядка ув. 1 (7.80) При у = 0 сдвиг фокуса г в направлении от линзы с увеличением угла луча с горизонталью ~р„ согласно Горогу и др.[2[, определяется уравнением г=1(1 —, . ', ), (7.81) или для ос, « я)2 (7.82) Центральный луч будет сдвинут на величину г ==1 (1 — — ) (7.83) Горог и др. [21 вывели также выражение для сдвига фокальной плоскости г при отличных от нуля углах наклона 7 для параксиальных лучей (~р, = 0) сов2 7 1 в1вв 27 (ив — в[ив 7) lв 4 (ив — в(вв 7) г -) г=г[ сову Для 7 « я/2 г=-г(1 — — )+7 — (2 — 2 2 в )' (7.85) Дженкинс и Уайт [б[, Леви [11, Смит [6) и Уэддел [71 показали, что такие призмы создают продольную и поперечную хроматическую аберрацию, кому, сферическую аберрацию и астигматиам.
Анализ механической прочности вращающихся зеркал применим и для вращающихся приам. Линдберг [3[ сообщает, что в конкретной разработке для повышения механической прочности и уменьшения сопротивления при вращении он срезал края призмы. Призматические сканирующие системы имеют ряд преимуществ. Их движение непрерывно и поэтому обычно стабильно. Исполь- Дифференциальное изменение сдвига при вращении можно определить, взяв производную с[у/с[7. Для параксиальных лучей ср,=О и (7.78) Тогда — = — 1[ сову+ вв г вш 7 — сов~7 в!в'7сов~7 ) .7 70 ( ) Ы7 (ив — вшв7)ыг (и' — вт'7)ввг СКАНИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ауемые в сходящемся пучке приамы невелики по размерам, края призм могут быть срезаны для уменьшения инерции и сопротивления при вращении, что поаволяет применять для привода двигатели небольшой мощности.
Механические шумы могут быть очень низкими, поскольку испольауются простые равномерно вращающиеся механизмы. Легко получить чересстрочную развертку, скашивая грани призм (фиг. 7.26). Недостатками систем с вращающимися призмами являются низкий коэффициент испольаования развертки, сдвиг фокуса и аберрации, которые создает призма. Другая проблема связана с тем, что преломляющие материалы, используемые для призм, имеют большие потери на отражение на поверхностях, и поверхности следует просветлять.
Однако просветляющие покрытия становятся менее эффективными для больших углов падения, так что близ краев призмы потери на отражение будут выше. Если температура приамы отличается от кажущейся температуры картины, призма может также создавать накладывающуюся на картину модулированную помеху из-за иаменения собственного излучения в зависимости от угла сканирования. 7.5. Вращающиеся преломляющие клинья Вращающийся преломляющий клин является одним иэ наиболее гибких элементов систем сканирования.
Использование двух вращающихся клиньев позволяет получить линейную развертку, развертку по кругу, по аллипсу, розетку или спираль (8, 9!. Устройства сканирования с помощью клина следует применять в параллельном пучке лучей, поскольку в сходящихся пучках они вызывают сильные аберрации. Поэтому рассмотрим только случай применения клиньев в параллельном пучке лучей (фиг. 7.27). Пусть падающий луч характеризуется углом ~р, с компонентами ~р,„и ~угу, и пусть угол между лучом и осью в промежутке между клиньями равен ~р, с компонентами ю,„и ~р,ю Координаты (х, у) выбраны таким образом, что положительные углы соответствуют повороту вверх от оси. Для показанного на фигуре случая выходящий луч параллелен оси.
Направление вращения клиньев вокруг оси считается положительным, если ово происходит против часовой стрелки; углы поворота обовначены О, и О,. Движение луча, входящего в систему под углом <р„при иамененни углов О, и О, можно описать, прослеживая обратный ход луча, вышедшего из системы под углом ~рю и испольауя известные законы преломления лучей в клине: 1. Найти отклонение ~ра луча, выходящего из клина 3, в зависимости от поворота клина Ом 2. Равделить угол ~в, на две компоненты, связанные с неподвижными и вращающимися координатами клина 1. 282 ГЛАВА 7 Фнг. 7.26. Вращающиеся преломляющие приамы.
а — прогрессивная раавертка; б — чересстрочная рааеертка 2 7 1; е — чересстрочная раавераыа а: 1; в — чересстрочная развертиа 3: 1. Справа от иаждои ириэмы приведены внд сверху, вйп спереди и еид сбоиу (сверху вииап СКАНИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА 288 Луии 1 4 Лиии 2 '~~1 ~ "г ° у Ориг. 7.27. Сканирующее устройство в виде пары вращающихся клиньев. ср,„= 6, соз 01, ф,„= — 6, 1ИО,.
Преобразуя эти компоненты во вращающуюся клина 1, получим (7.87) (7.88) систему координат фг„= фу„соз Π— феи зш 01, фзр = фуу соз 01 + фуи з1п 01 (7.89) (7.90) Выходя ив клина, луч имеет во вращающейся следующие компоненты: р1 = рз +61 системе координат (7.91) (7.92) в невращающуюся фгр = феР. Наконец, преобразование этих компонентов систему координат дает фхи =- срти соз О, + фс„з1п 0„ 1рпу = ср;„соз О, — фс„зьп О,. (7.93) (7.94) 3. Найти компоненты отклоненного луча, выходящего из клина 1, во вращающихся координатах. 4.
Перейти к неподвижной системе координат для отыскания искомой величины ф,. Необходимое построение выполнено на фиг. 7.28. Если следовать справа налево, луч фе входит в клин 2 с компонентами феи = феу = 0 (7.80) в невращающейся системе координат. Выходя из клина, луч отклоняется на угол 6,. Компоненты его в невращающейся системе координат будут равны ГЛАВА 7 ггапрабяение бряи1ения Уг уг. ~ я Фвг.
7.28. К выводу выражеввя для угла отнлоневвя луча. а — веотнлоневвый луч т, = 0; б — луч, выходящвй ва вращающегося плана х; е— преобраеовавве а вевращающуюся свстему воордвват; е — преобраеовавве во вращающуюся систему воордвнат клина д; б — луч, выходящей ва ванна д, во вращающейся системе ноордвнат; е — луч, вмховявгвй ве влшга д, в вевращеюшейся амодеме ноордвяат.
Совместное использование полученных соотношений дает искомые общие уравнения для сканирующего устройства, состоящего из двух клиньев: р,„= (6, ° (6, — В,) + 6,) ° Е, + + 6, зш (бд + 6,) здп бд, (7.95) Ф„=б,з1п(О,— Е,) ° В,— — [6, соз (Од — 6,) + 6,] зш бд. (7.96) В табл. 7.2 приведены некоторые используемые на практике случаи сканирования с помощью пары вращающихся клиньев, имеющих постоянные и одинаковые по абсолютной величине скорости вращения. Недостатком систем этого типа при сканировании по линейному закону является более низкий, чем в других системах, коэффициент использования развертки из-за изменения скорости по синусоидальному закону.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
