Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
фотоэлектрический приемник в выходном зрачке прибора, а величина
выходного зрачка должна быть достаточно большой, чтобы была равномерно
освещена вся площадь экрана приемника.
3. Конструкцию оптической^системы, удовлетворяющую требованиям, указанным
в п. 2, назовем нормальной конструкцией светооптического датчика. При
нормальной конструкции светооптической системы фотоэлектрический приемник
работает при постоянной площади, а потому он реагирует только иа
переменную освещенность Ес, измеряемую в плоскости его входного экрана
или (что то же самое) выходного зрачка прибора.
4. Правило, указанное в п. 3, распространяется также и иа следящие
приборы, которые автоматически* удерживают предмет (достаточно контрастно
выделяющийся на общем фоне) иа перекрестье. Собственно следящее
устройство, вырабатывающее сигналы для механизма, поворачивающего прибор
вслед за целью, естественно, должно находиться в плоскости
действительного изображения предмета, т. е. в полевой диафрагме прибора.
Экран же приемника должен и в этом случае лежать в выходном зрачке
прибора.
Примером такого устройства может служить автоматический гид - устройство,
применяемое в астрономических телескопах для
167
слежения за звездой (рис. II. 20). Перед объективом3 этого устройства
помещается оптический клин 2, заключенный в обойму 1, вращающуюся вокруг
оптической оси объектива. В фокальной плоскости объектива находится сетка
(стеклянная пластинка) 5, средняя круглая часть 4 которой непрозрачна
(покрыта черным
лаком). Радиус Q непрозрачной части сетки определяется
по фор-
муле
Q = /' tg а. (II. 85)
Здесь /' - заднее фокусное расстояние объектива 3, а а - угол отклонения
луча клином 2
tg а = (п - 1) tg а, (II. 86)
где п - показатель преломления стекла клина, а а - преломляющий угол
клина.
12 3 4 5 6 7
-
Рис. II. 20
Вслед за сеткой 5 помещается линза 6 (коллектив), создающая изображение
входного отверстия обоймы 1 на входном экране 7 фотоумножителя. Коллектив
6 рассчитывается таким образом, чтобы изображение входного отверстия
полностью покрывало экран 7 фотоумножителя. Этот экран весь равномерно
освещен, независимо от формы, структуры'и положения изображения,
возникающего на сетке 5.
Автоматическое гидирование (слежение) осуществляется следующим образом.
Если звезда находится на оптической оси прибора, то дифракционный диск,
служащий изображением звезды на фокальной плоскости объектива 3,
наполовину закрыт непрозрачным кругом этой сетки. При вращении клина 2
изображение перемещается по кругу, оставаясь все время закрытым
наполовину. Проходящий через фотосопротивление фототок является при этом
постоянным, не создающим сигнала. Если же звезда сойдет с оптической оси
прибора, то траектория пути изображения звезды на сетке тоже сместится,
благодаря чему* изображение звезды будет периодически перекрываться
непрозрачным экраном сетки и фототок станет переменным (прерывистым) с
постоянной частотой, но с различной фазой, зависящей от направления, в
котором сместилась звезда. Фазометр, включенный в электрическую схему
прибора, сравнивает фазу фототока с постоянной фазой опор-
168
иого переменного тока и вырабатывает сигналы, управляющие сервомоторами,
поворачивающими весь прибор в пространстве так, что ои снова направляется
иа звезду.
При расчете оптических датчиков, т. е. оптических систем, работающих с
фотоэлектрическими приемниками, возникает необходимость определения
освещенности Ес в выходном зрачке прибора (где при нормальной конструкции
прибора должен находиться входной экран приемника).
Пользуясь формулами для светосилы Н
и для осиещеииости Е
F'
6s' *
можно легко получить выражение для светового потока F', прошедшего через
выходной зрачок прибора,
F' = BH6s'. (11.87)
Освещенность Ес в выходном зрачке получим, деля световой поток F' на
площадь выходного зрачка, г 4F
nD'2
(п. f
Переходя от выходного зрачка к входному (через лииейиое увеличение Vc в
зрачках прибора) и пользуясь формулой (II. 87), найдем вместо (II. 88)
<п-89>
Если определена светосила И прибора, то эта формула позволяет вычислить и
освещенность Ес на входном окне фотоэлектрического приемника. В
частности, при малой передней апертуре получается выражение
Ес = (^)\ Ш' ... (11.90)
\ п j (Vc-V)3f'2 v '
В формулы (II. 89) и (II. 90) входит площадь 6* изображения излучающего
предмета, которую необходимо знать для определения величины Ес. Например,
в случае автоматического гида площадь ds дифракционного пятна рассеяния
от звезды можно подсчитать по формуле
ds' =
169
§ 50. Потери света, вызываемые отражением от преломляющих поверхностей
В формулах для светосилы оптических приборов введен коэффициент т
прозрачности или пропускной способности. Для определения величины этого
коэффициента необходимо рассмотреть физические причины, вызывающие потери
света при его прохождении через оптический прибор. Одной из этих причин
служит отражение света от преломляющих поверхностей.
