Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
х = 6 ХН\ у = ЬУН.
Для обзора более широкой полосы на местности обычно используется дополнительное сканирующее движение оптической оси поперек направления полета.
Сканирование за счет прецессии гироскопа реализуется в некоторых системах автоматического сопровождения. В этих системах объектив, приемник излучения и усилитель фо°отока выполняются в виде единого вращающегося узла, являющегося одновременно ротором гироскопа. Как известно, при воздействии на трехстепенный гироскоп внешнего возмущающего момента, вектор которого не совпадает с осью вращения ротора, возникает гироскопический момент и под его влиянием гироскоп начинает пре-цессировать в направлении совмещения вектора Я кинетического момента гироскопа с вектором М внешнего момента. Прецессия происходит с угловой скоростью
Рис. 30. Оптико-меланиче-ское сканирование — сканирование за счет изменения направления оптической оси прибора
со
пр
= М sin р/Я.
Здесь р — угол между векторами М и Я, Я = J Q, где Q — угловая скорость вращения гироскопа; J — полярный момент инерции ротора.
Прецессионное движение гироскопа в первом приближении может рассматриваться как движение без инерции. Оно появляется при приложении внешнего момента и прекращается при его исчезновении. Это свойство трехстепенного гироскопа используется при обзоре и автоматическом сопровождении. Внешний момент М или его составляющие М, и М„ создаются в этом
50
Рис. 31. Классификация оптико-механических сканирующих устройств
Оптическая система j | с прием ни ном излучения и усилителем фототека
Рис. 32. Однострочное сканирование с движущейся платформы
^ / —<¦//,
Коррекционные 2 ^ датчики момента
<иу
Рис. 33. Сканирование за счет прецессии гироскопа
51
случае коррекционными датчиками момента, связанными с осями вращения рамок гироскопа (рис. 33). В режиме обзора на эти датчики подаются переменные напряжения, форма которых обеспечивает получение необходимой траектории сканирования. В режиме аьтоматического сопровождения на датчики моментов поступают сигналы рассогласования, пропорциональные составляющим угла между оптической осью прибора и направлением на цель. Прецессия гироскопа прекращается в этом случае лишь после того, как оптическая ось оказывается направленной на цель.
Г лава 4 СКАНИРОВАНИЕ ЗЕРКАЛАМИ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Сканирование в пространстве предметов и изображений
В рассматриваемом случае на пути потока излучения, идущего от объекта, устанавливается зеркало, плоскость которого изменяет свое положение в пространстве, осуществляя тем самым требуемую развертку изображения.
Рис. 34. Сканирование в пространстве предметов:
1 — сканирующее зеркало; 2 — объектив; 3 — диафрагма; 4 — конденсор; 5 — приемник излучения; 6 — мгновенное поле зрения; 7 — поле обзора
Зеркало размещается либо до объектива, либо за ним в зависимости от того, используется сканирование в пространстве предметов или в пространстве изображений.
При сканировании в пространстве предметов (рис. 34) необходимое поле обзора обеспечивается за счет поворотов сканирующего зеркала, в то время как объектив может быть узкополь-
52
и качество создаваемого им изображения должно быть доста-нь но высоким лишь в пределах мгновенного поля зрения.
Т° При сканировании в пространстве изображений (рис. 35) ис-опьзуется широкоугольный объектив, обеспечивающий высокое качество изображения по всему полю обзора. В этом случае зеркало устанавливается за объективом и в процессе сканирования последовательно направляет излучение отдельных элементов изображения на приемник.
В процессе разработки систем с качающимися и вращающимися зеркалами прежде всего возникает необходимость определения углов установки и размеров сканирующих зеркал.
Рис. 35. Сканирование в пространстве Рис. 36. Связь угла установки зеркала
изображений: с углом поля обзора при сканировании
I — сканирующее зеркало; 2 — объектив; в nPuc‘PaiItlBe предметов
3 — диафрагма; 4 — конденсор; 5 — приемник излучения; 6 — мгновенное поле зрения; 7 — поле обзора
1.2. Связь углов установки сканирующего зеркала с углом поля обзора
Связь углов установки сканирующего зеркала с углом поля обзора для случая, когда сканирование осуществляется в пространстве предметов, можно найти, пользуясь рис. 36. Значение угла определяющего положение зеркала относительно оптической оси объектива, зависит от начального угла установки v0 и поля обзора прибора <р, так что
У = Уо — 0,5ф/2.
Если сканирование происходит в пространстве изображений, 0 Для определения соответствующей зависимости необходимо РеДварительно рассмотреть некоторые общие соотношения.
53
Пусть плоское зеркало АОВ (рис. 37) вращается вокруг центра О, последовательно занимая положения АОВ, AxOBu Аг0В2 и т. д., тогда зеркальное изображение светящейся точки S, находящейся на расстоянии SO — R от центра вращения О* движется по окружности радиуса R с центром в точке О.
Обозначим угол между вращающимся зеркалом и направле* нием из центра вращения на светящуюся точку 5 через (\|)1э
и т. д.). Тогда длина перпендикуляра, опущенного из светящейся точки на плоскость зеркала,
