Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977) (1095911), страница 18
Текст из файла (страница 18)
98 ~ у. СКАНИРОВАНИЕ ЗЕРКАЛОМ, ВРАЩАЮЩИМСЯ ВОКРУГ ОСИ, НЕПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЙ К НЕМУ г.канирование зеркалом, вращающимся вокруг оси, неперпенди дикулярной к нему, позволяет создать в плоскости расположения „я объектов наблюдения траектории сканирования в виде Рис. 8О. Сканирование зеркалом, вращающимся вокруг оси, неперпенднкулярной к нему окружности и спирали (при неподвижном основании), либо траекторию сканирования типа агусеница» (при поступательном перемещении основания).
рассмотрим основные соотношения, характеризующие этот метод сканирования, прежде всего имея в виду сканирование по образующей прямого кругового конуса, дающее в плоскости наблюдения траекторию сканирования в виде окружности (рис. 80). Если круглая полевая диафрагма имеет угловой размер б, то линейное поле зрения в плоскости предметов представляет собой эллипс, одна из осей которого равна а„=.(.
1д б, 4' 99 где /. = Н/соз (т/2) — наклонная дальность. Следовательно, а, = Н $ц Ысоз ()/2) = Иб зес (т/2). Вторая ось эллипса равна а„ = а„./сов (у/2) = Нб зес' (д/2). Если рабочая зона сканирования ограничена углом О, то ширина захвата В ==- 2Н 1ц ()/2) ып (О/2), или в угловой мере з1п —— ср В 2Н Ш (р/2) Мп (6/2) т у . 6 2 И. 2Н сок — = — з)п — з1п —. 2 2 2 При поступательном движении основания, на котором установлен прибор, со скоростью Г,.на высоте Н в плоскости наблюдения имеет место траектория 'сканирования типа «гусеница».
Для выполнения условия отсутствия пропусков в центре поля обзора скорость вращения сканирующего зеркала и, должна быть такой, чтобы за время одного оборота прибор переместился на расстояние у, не превышающее одного элемента разложения а„, т, е. у =а/Е„ где 5, — коэффициент наложения строк в центре поля. Следовательно, необходимо выполнить условие 60/а, = уЛ', мин '„ где и, — скорость вращения сканирующего зеркала, 661~ 66ЬУ 66~ о$' и.— — — 6 сов 2 > у йу Н Г вЂ” скорость движения основания прибора, м/с. Если записывающий луч в индикаторном устройстве, вращаясь синхронно со сканирующим лучом со скоростью п„описывает окружность радиусом Я', которая перемещается со скоростью Ф"', то для обеспечения подобия формы объекта и его изображения необходимо соблюдать условие где Й =-Н(д(у/2) — радиус сканирования в плоскости предметов.
Так как $" =у'и,/60, где у' — шаг развертки на экране индикатора, то 6ОЯ' Ъ' з ц~( .2) Н Сравнивая два выражения для п„можно найти требуемый коэффициент наложения строк сканирования в центре поля (наложение строк записи на экране индикатора недопустимо, как в местах наложения строк вдвое увеличивается экспотак зиция) й' аа Р' НЬ 2Ко а -'' Н ф (у/2) у' Н 1Я 1т12) созв1т12) у' у' ып у 1-1апример, если нужно обеспечить $, = 1, то 2Я'/у' = яп уЯ, „и у =-=90' можно найти у'И =2Я'. Если 2Я' =100 мм, Ь ==10', У' =0,1 Оаже в том случае, когда наложение строк в центре поля бзора отсутствует, на краях поля в связи с криволинейностью ! ! 1 Рис.
81. Наложение строк 1 и 11 при сканировании плоским зеркалом, вращающимся вокруг оси, неперпенди- кулярной к нему строк развертки имеет место наложение строк, рассчитать ве. личину которого можно, пользуясь рис. 81. Если характеризовать наложение строк шириной заштрихованного промежутка Ьа =- Ьс, то можно найти Ьа = Ьс = ОЬ— — Ос, но Ос =Оа — ас, в свою очередь: Оа = Й = Н 1д()/2); ас =- а = Н Ь з с' (Ф2), следовательно, Ос= Нф т — Нбзес' т = — вес' г (з1ау — 26). а т Н 2 2 2 2 ОЬ =-О,д ==-О~Ь, — Ь~д, О~Ьз =-й =Н1д(уФ2). 101 а Ь,д можно найти из ЛЬЬ,И, заменяя в нем дугу ЬЬ, соогве ствующей хордой: Ь д = Ьа соз ( <Ьдь ). Так как <ЬЛЬ, = О/2, а Ы =-00, =а, =Н6зес'(р/2), Ь,д =-- а соз (О/2) = Н 6 зес' (у12) соз (012); ОЬ = О,Ь, — Ь, а1 =- Н ф — — Н6 зес — соз —, =-- — зес — р~а р — 26соз — ) . и ~т l.
0 1 2 )' Следовательно, Ла = Ьс — — ОЬ- — Ос — — — зес' — ~ яа 7 — 26 соз —— е,тг 8 2 2 2 е~ в~ — ыпу+ 26~'= Оьяес' ~ (1 — сон — ~ = а (1 — сов — ~ 2 2,1 2 В 6а = Ла/а„= 1 — соз (О/2). Так как соз (072) = 1/1 — з1п' (0~2) = $/ 1 — з1~Р (гр/2)МкР (р/2), то 6ц = 1 — ~/ 1 — (з1п (ф2)ф1а (у/2))~. Если сопоставить полученное выражение для круговой развертки (6а„) с соответствующим выражением для строчной развертки (6а,), осуществляемой с помощью многогранной призмы, то можно найти, что при одинаковом перекрытии строк справщливы следующие соотношения: 1 — соз (~р,/2) = — 1 — 3/ 1 — з1а' (ср„~2)/мп~ (у/2) соз (~р,/2) = ~~ 1 — з1а~ (гр,~2) = $/ 1 — я|Р (~р„/2)/з1п~ (у/2); яп (ср,~2) —.
з|п (гр„!2)~яп (ф2); ср ~ ср, яа (у~2). Следовательно, при круговой развертке заданное искажение изображения, определяемое наложением строк на краю поля~ можно обеспечигь в пределах меньшего поля обзора, чем при по строчной развертке. Например, при у/2 =- 26' и ср, = 52' найдем ср, = 52' яп 26' = 52'-0,44 = 23 . Поскольку угол у был выбран произвольно, найдем условия.
его определяющие. Лля этого заметим, что при совместном рассмотрении построчной и круговой разверток следует учитыват' необходимость обеспечить в том и другом случае одинакову'о Ю2 ширину поля обзора в плоскости наблюдения, кото~инейную „ д я построчнои развертки В, =- 2Н $д (ср,/2), „ „ круговой В =-2Н(а — 8)п — = 2 з)п 2 з)п 2 =-2И '2 т 0 2Н т 0 $)0 ф„„~2) 2 сов (т/2) 2 2 соя (т/2) * овия В., =-: В„можно найти т Мп (!р„/2) ып (~„/2) ср~ 2 гЯ ((рс/2) за (~рс/2) 2 Полученное равенство позволяет найти такое значение угла р, определяющего параметры круговой развертки, при котором руговая и построчная развертки обеспечивают одинаковую ширййу поля обзора в плоскости наблюдения.
Следовательно, из условия равенства линейных полей обзора нашли, что """"") соз Ь =-соз у ~'" (Ч'с/2) 2 2 э а из условия равной величины наложения строк ранее было получено ~!и (~рк/2) к!и (ср~/2) 2 Возводя в квадрат и складывая левые и правые части двух последних равенств, найдем оп ((р„/2) ! з!п~ (барс/2) ! + соР (~р /2) откуда ср, = ср,/$~1 + соУ (ср,/2). Следовательно, соотношение полей обзора при круговой и построчной развертках, обеспечивающее не только одинаковые искажения изображения на краях поля, но и одинаковую шиРину полосы обзора в плоскости наблюдения, оказывается более благоприятным для круговой развертки, чем ранее полученное. действительно, при гр, =- 52 гр„ = гр,/1,35 = 52 /1,35 = 38 .
Кроме того, теперь можно точно определить значение угла )/ из выражения з(п (у/2) = гр„йр, = 1/1,35 = 0,74; р/2 = 48, "то почти вдвое превышает соответствующее значение угла у, ~~бр~нное произвольно в предыдущем примере. /!4ежду тем, при всех расчетах необходимо учитывать, что ма"симальный размер сканирующего зеркала (большая ось элл""са) связан с диаметром входного зрачка объектива соотно~пением И, = до/з(п (у/4), следовательно, для ф2 =-- 48' д,Я, = 11з1п 24' = 2,5, а для у/2 = 26" д,Ыо — — 1/з1п 13' = 4,44.
При неподвижном основании с помощью зеркала, враща, щегося вокруг оси, неперпендикулярной к нему, можно создат ать спиральную траекторию сканирования, изменяя угол наклон зеркала к оси вращения. Сканирование зеркалом, вращающимся вокруг оси, неперпен. дикулярной к нему, имеет важное значение в тех случаях, когда необходимо в процессе сканирования сохранять постоянным угол между оптической осью прибора и плоскостью наблюдения (угол визирования).
Глава б СКАНИРОВАНИЕ П Р Е ЛОМ Л Я1ОЩИ МИ ЭЛЕМЕНТАМИ— ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ПЛАСТИНКОЙ И ПРИЗМОЙ 5 1. СООТНОШЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ЗАКОН СКАНИРОВАНИЯ Плоскопараллельная пластинка, установленная за объективом, изменяет ход лучей таким образом, что изображение светящейся точки отодвигается и его положение зависит от угла у между оптической осью и нормалью Ф к поверхности пластинки (рис.
82). Сдвиг изображения точки в направлении, перпендикулярном оптической оси (по оси у), определяет возможность осуществления сканировании, а перемещение изображения точки вдоль оптической оси (по оси х) вызывает расфокусировку изображения. Практически в качестве плоскопараллельной пластинки используются четырех-, шести- или восьмигранные призмы, в процессе вращения которых в пределах каждой грани осуществляется плавное изменение угла у, а переход от одной грани к другой соответствует повторному сканированию той же строки. Основные принципы сканирования четырехгранной призмой представлены на рис. 83, а восьмигранной — на рис. 84.
Излучение точки, находящейся на оси, попадает в приемник в исходном положении, когда грани перпендикулярны оси. При вращении призмы достигается получение изображения других точек поля в плоскости диафрагмы и, следовательно, воздействие соответствующего излучения на приемник. 104 Основные соотношения для этого способа сканирования могут быть получены на основании рассмотрения закономерностей пре. ломления света плоскопараллельной пластинкой (рис.
85 и 88) Положение пластинки, имеющей толщину Л, характеризуется углом у между горизонтальной осью и нормалью к поверх. ности пластинки. Падающий на пластинку луч составляет угол с~ с горизонталью (на рис. 85 и 86 рассмотрены два луча: У для а = О и П для и = +дх). Угол падения луча — 1, угол преломления — г (1„гд — на первой поверхности, 1„г, — на второй). При отсутствии пластинки луч, падающий под углом а, пе. ресекается с лучом, падающим под углом а = — О, в точке О, а при наличии пластинки — в точке А. Для выполнения дальнейших расчетов опустим из точки 0 перпендикуляр ОС на поверхность пластинки, продлив его до пересечения с преломленными лучами в точках Е и Е„, и перпендикуляр 06 на направление преломленного луча, падающего на пластинку под углом а к горизонтали.
Введем обозначения 06 = 1 и ОЕ = з. Обозначим также ад~ =- Ьс1 = 06 = 1; ае = ОЕ = — з. Законы геометрической оптики позволяют получить следующие соотношения: яп дд/яп гд = и; яп 1,1з1п г, =- 1/и. Так как д~ = г„то яп г, = — яп 1;, г~ = д„следовательно, луч преломленный параллелен лучу падающему. Найдем величину смещения 1 преломленного луча относительно падающего (за начало отсчета отрезка 1 примем точку 0) д =. 06 =-- М ==- аЬ яп (д д — гд) .---- аЬ (яп дд соз гд — яп гд соз дд) так как созг, =1/1 — з1~Рг, = — 1/1 — з1п'д;,9Р, то 1= аЬ1з1п дд1/1 — з1пйгд/и~ — (з1п дд~и) 1/1 — з1п~дд 1 = аЬ (з1п дд/и) (1/и' — з1дР дд — 1/ 1 — з1п' Кд).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
