Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977) (1095911), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Валик, 121 иа котором закреплено зеркало, имеет наклон к продольной ос, прибора, равный у = —. 5, и вращается вокруг этой оси со скоро. стью 2 с '. Сложение двух движений заставляет оптическую ось зеркала описывать в пространстве розеточную траекторию с общей точ Рнс. 101. Самолетный теплопеленгатор: а — принципиальная схема; б — траектория сканиронании; а — генератор опорных на- пряжений (синусно-косинусйый потенциометр) кой пересечения на продольной оси прибора. В этой точке помещен чувствительный слой (3 Х 3 мм') фоторезистора из сернистого свинца, закрытого фильтром и охлаждаемого до температуры — 78' С твердой углекислотой (спектральный диапазон 1,5 — 3,5 мкм). При появлении цели в поле зрения прибора б = = (3/150) 57,3 = 1' ее излучение падает на приемник, который вырабатывает импульсы напряжения, усиливаемые усилителем Ус и воздействующие па управляющий электрод электроннолуче- 1Ю ного и го индикатора, в результате чего на экране индикатора высвечива ется точечное изображение цели (число импульсов сигнала при ,.1 положении цели в центре поля обзора — 17 имп./с, на краю 2 имп./с, длительность импульсов около 2,5 мс).
электронный луч индикатора перемещается синхронно с движ нием оптической оси прибора благодаря сигналам генераторов опорных напряжений ГОН, и ГОН,. Последние представляют собой синУспо-косинУсные потенциометРические датчики, выРабатывающие напряжения: ГОН1 — и яп а11„и соз а,1; ГОН,— пз1п с0,1, исоз в,~. Напряжения складываются в блоке генератора разверток ГР и подаются на отклоняющие пластины электроннолучевой трубки индикатора в виде: ии = и (ып в1г + з1п ги2~), и, =-- и (соз а~1 + соз ь 1). Под воздействием этих напряжений луч индикатора следует за движением оптической оси прибора и положение светящейся точки на экране индикатора соответствует положению цели в поле обзора.
5 Я. СКАНИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИМИ КЛИНЬЯМИ Известно, что изготовленная из прозрачного материала призма с углом о при вершине отклоняет луч света к основанию, так что справедливы следующие соотношения (рис. 102): з1п 1/з1п г = //г = и, где 1 — угол падения; г — угол преломления, а — показатель преломления материала, следовательно, 1,/г, =- и; /и/г, =- 1/л. Рис. 102. Отклоиоиио лу'и призмой и клином Так как при преломлении на первой поверхности луч отклонитсп на Угол 1 — г, а на втоРой — на Угол ги -- /и, то полный угол отклонения будет у = — 11 — г1 + ги — /и = — (и — 1) (г~ +- /и). Из /; аеас следует о + ~ бас + ,~ Ьса = и. Так как „/ бас =- п~2 — г~; 1'. Ьса ==- и/2 — 1а, то а = н, и, следовательно, ср = о (а — 1). Очевидно, что аналогичное соотношение справедливо дл„ оптического клина с углом при вершине о. Если клин вращать вокруг направления падающих на него лучей, то выходящий луч движется по образующей прямого кругового конуса с углом при вершине 2~р = 2о (а — 1).
Если по ходу лучей, прошедших через один клин, установить точно таксй же второй (рис. 103), то пара клиньев отклоняет Вершина «лана1 лала«енин Вершшци клинаи Вершина «линаИ Рис. 103. Сканирование парой клиньев луч так же, как некоторый эквивалентный клин с углом при вершине о, „=-. 2а соз (у/2), где ~р „, =.- 2о (и — 1). Если пару клиньев вращать в различных направлениях с одинаковой скоростью, то сканирующий луч движется вдоль биссектрисы угла у, т. е. вдоль прямой, различным образом ориентированной на плоскости в зависимости от начальной установки клиньев. Для начальной установки, соответствующей углу 180", когда пара клиньев эквивалентна плоскопараллельной пластинке, величину суммарного отклонения луча можно выразить через угол поворота каждого клина от начального положения (угол р на рис.
103). Так как у = 180' — 2р, то (рз = — — ~р„и«соз (у/2) = гамп„„соз (90' — Я = срп„з1п ~3. где у — угол между направлениями, характеризующими ориентацию вершины каждого клина. Следовательно, суммарный угол отклонения лучей будет «р = о, „(и — 1) = 2а(п — 1) соз(у/2) = ~ра, соз(у~2), Ооотвстствующая зависимость представлена на рис. 104. Откл пение ее от линейного закона выражается следующим образом; ,~„, = — гр „.~ — тр,с,„з1п(3 = гр,„. (Р— ~3+ ~а~31 — ~9~51+ ° ° ) = ~ (%паар 6) (1 р Ф~). для ~ ~ 1 Если пару клиньев вращать в одном направлении с одинакой скоростью, то сканирующий луч движется по окружности, Рис.
104. Зависимость угла отклонения луча гр от угла поворота клина ф угловой диаметр которой определяется начальной установкой клиньев. Если клинья вращать в одном направлении с разными скоростями, то сканирующий луч движется по спирали, шаг которой определяется разностью скоростей вращения клиньев. При определенном соотношении скоростей и направлений вращения клиньев могут быть получены также розеточные траектории сканирования.
Йополнительное совместное вращение пары клиньев позволяет получить различные характеристики заполнения поля обзора линиями сканирования. Обычно клинья устанавливаются перед объективом„ но иногда удается использовать их для сканирования в слабо сходящихся пучках. Основным недостатком сканирующих систем на оптических "л"ньях является наличие значительных аберраций в основном за счет хроматизма даже при небольших углах обзора. "тнческая схема расположения сканирующих клиньев, объект"ва и чувствительной площадки приемника излучения приведена на рис. 1О5. Одним из существенных преимуществ оптических клиньев по с авн равнению с другими сканирующими системами является наличие <оптической редукцииа между углом поворота клина и угл отклонения оптической оси прибора.
Действительно, для пар клиньев, осуществляющих движение сканирующего луча и прямой, максимальное значе ние угла поворота каждог, клина, при котором Отклоне ние от линейного закона не превышает 10%, Рис 105. Оптическая схема оптико-илск- тооииопо прибора со скаиирующими клиньями == ~' О,б = — 0,843=50'. Максимальный угол отклонении оптической оси при О =-7', а =1,4 ~р „=2О (п — 1) =14.0,4 =б,б', оптическая редукция 5О' А = — 5,- — — 9, 5, т. е.
ошибка в угле отклонения оптической оси в 1' соответствует ошибке в угле поворота клиньев 9'. 5 3. СКАНИРОВАНИЕ ОТВЕРСТИЕМ В НЕПРОЗРАЧНОМ ЭКРАНЕ, ДВИЖУЩЕМСЯ В ПЛОСКОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ Наиболее простым способом, реализующим сканирование в пространстве изображений, является скакировакие Окверапием в непрозрачном экране, перемещающемся по заданному закону, в плоскости изображения, создаваемого широкоугольным объективом.
В процессе этого перемещения последовательно открывается доступ для излучений отдельных участков анализируемого поли на приемник, установленный за отверстием. Сигнал, вырабатываемый приемником излучения, в каждый момент пропорционален величине потока излучения, проходящего в этот момент через отверстие. Следовательно, такая система сканирования является системой мгновенного действия. Поскольку излучение большей части поля не имеет доступа к приемнику благодаря наличию непрозрачного экрана, системы сканирования подобного типа называются также экракирующими. Классическим примером осуществления принципа сканирования отверстием в непрозрачном экране является система механического телевидения с диском Нипкова. Принцип действия этой системы сводится к следующему (рис. 106). В плоскости изображения, создаваемого объективом Об, установлена диафрагма поля ДП и непрозрачный диск с От" верстием Д.
Излучение, проходящее через отверсгия диска, падает иа приемник излучения Пр либо непосредственно (,и„106, п), либо собирается на чувствительной площадке приемн „.~ника с помощью конденсатора К, проецирующего на приемник хладной зрачок объектива (рис. 106, б). Отверстия в диске Д расположены таким образом, что изображение, ограниченное диафрагмой поля ДП, последовательно а„ализпруется по строкам так, что когда одно отверстие выходит Рис. 106. Система механического телевидения с диском Нипкона: а — приемник излучения большой площади; б — небольшой приемник и конденсор; в — сканирующий диск за пределы окна диафрагмы, другое — входит в окно, прочерчивая следующую строку (рис.
106, в). Расчет числа отверстий и их расположения на сканирующем диске ие представляет затруднений. Большего внимания заслуживает сравнение схем, представленных на рис. 106, а, б. Размер чувствительной площадки приемника излучения (рис* 106, а) определяется полем обзора, фокусным расстоянием " Относительным отверстием объектива. В большинстве случаев, когда приемник излучения расположен в непосредственной бли~ос™ к плоскости изображения, можно найти его размер из протого сОО ОШЕ И 1„„= 2г 1~ (ф2) = Р~р.
Отсюда следует, что приходится . использовать приемник с б~~ьшим чувствительным слоем, даже при не очень больших полях обзора. Например, при «р —. 0,2; Р = 100 мм имеем 1„ =" 20 мм. Поскольку порог чувствительности приемника излучения прям мо пропорционален корню квадратному из его площади или линей ному размеру «„р, то в системе, где используется приемник боль. шого размера, трудно ожидать получения хороших характе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
