Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
58У
модулирующую часть растра изготовить в виде чередующейся структуры типа шахматной доски (см. рис. 158). Характеристики такого растра для точечного изображения цели не отличаются от характеристик секторного растра. Однако растр в виде шахматной доски не будет модулировать протяженную деталь фона, поскольку смежные клетки будут давать сигналы в проти-вофазе. Если же изображение цели попадает на линию раздела чередующихся клеток, глубина модуляции потока уменьшается. В связи с этим Дэвис предложил растр с зигзагообразными секторами (рис. 157), обладающий многими свойствами растра типа шахматной доски. В целом метод выбора растра является полу-эмпирическим, так как исчерпывающие статистические данные о фоне в большинстве случаев отсутствуют.
Сущность спектральной фильтрации чаще всего состоит в выборе такого участка оптического спектра, для которого отношение сигнала от цели к сигналу от фона является наибольшим. Другим средством спектральной фильтрации является образование отношения двух сигналов, полученных в различных участках спектра от одной и той же точки поля излучения. Если величина этого отношения для объекта наблюдения известна, можно выделить его на фоне других излучателей.
Наиболее часто возникает задача выделения излучения ела-бонагретых объектов на фоне отраженного солнечного света. В этом случае прежде всего используют отрезающие фильтры, обеспечивающие подавление мощного коротковолнового излучения. В длинноволновой области спектра сигнал от цели оказывается уже соизмеримым с сигналом от фона. Для дальнейшей селекции используются двухканальные системы, построенные так, что в одном канале существуют сигналы и от цели, и от фона (например, в спектральном диапазоне 7,5—12 мкм), а в другом канале — только от фона (например, в области 2—3 мкм). При наличии хорошей корреляции сигналов от фона в двух каналах возможно осуществить их вычитание, что позволяет существенно увеличить отношение сигнала от цели к сигналу от фона. В простейших случаях оценку качества спектральной фильтрации можно проводить сравнивая величину эффективной спектральной ширины полосы пропускания прибора АА,зф для цели и для фона. При введении в схему прибора оптического фильтра с заданными спектральными характеристиками изменяются значения ДА,эф не только для фона, но и для цели. Задача заключается в том, чтобы путем выбора фильтра добиться максимального уменьшения сигнала от фона при небольшом уменьшении сигнала от цели. Однако необходимо всегда иметь в виду, что использование любой фильтрации приводит к уменьшению абсолютной величины сигнала и система, рассчитанная на работу в сложных фоновых условиях, должна иметь запас чувствительности, который будет израсходован средствами подавления помех фона.
590
Самым распространенным средством спектральной фильтрации явчяются оптические фильтры, поскольку ¦ спектральная избирательность других оптических элементов прибора, как правило, не удовлетворяет условию оптимизации рабочего спектрального диапазона прибора. Фильтры бывают двух типов: абсорбционные, использующие эффект поглощения в красителях, пластмассах и оптических материалах, и отражательные, или интерференционные фильтры, не поглощающие, а отражающие излучение нежелательных длин волн. Современные интерференционные фильтры могут иметь почти любую требуемую характеристику пропускания. Фильтры могут быть полосовые и отрезающие. Полосовые фильтры хорошо пропускают излучение в пределах определенной полосы длин волн, окруженной областями, где излучение практически не пропускается. Центр полосы пропускания характеризуется длиной волны А,0, расположенной в середине полосы. Полуширина полосы — это область длин волн, в которой пропускание превышает 50% максимального пропускания фильтра. Отрезающие фильтры пропускают излучение всех длин волн, которые короче или длиннее данной, называемой граничной ХГр- Обычно Хго определяют по 5% -ному пропусканию от максимального, которое, в свою очередь, определяется в процентах, причем за 100% принимают пропускание подложки, на которую нанесен фильтр. Крутизну кривой пропускания на границе характеризуют разностью между Ягр и ЯгР, соответству ющей 80%-ному пропусканию от максимального, и выражают в десятичных долях Хгр. Отрезающие абсорбционные фильтры имеют пологую границу пропускания с типичной крутизной наклона 0,7 Я,гр. Интерференционные фильтры могут иметь крутизну наклона порядка 0,05А,гр.
Для спектральной области 1—13 мкм можно получить полосовые фильтры с полушириной (0,02 4-0,5) Я0 и максимальным пропусканием свыше 80%. В области 1- 5 мкм можно получить полуширину до 0,01Л,о, но при меныием максимальном пропускании, ограниченном 35--40%. Отрезающие фильтры могут быть изготовлены с любым значением Хгр в диапазоне 1—30 мкм с крутизной до 0,05?игр. Максимальное пропускание в области 1—10 мкм около 65/о.
Необходимо иметь в виду, что интерференционные фильтры имеют вторичные полосы пропускания, которые можно уменьшить при изготовлении до 1%.
Абсорбционные фильтры поглощают излучение в тех областях спектра, в которых они его не пропускают, и вследствие этого могут сильно нагреваться во время работы. Поток излучения, не пропускаемый интерференционными фильтрами, отражается, и нагрева фильтра не происходит.
