Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
«оптической редукции» между углом поворота клина и углом отклонения оптической оси прибора. Действительно, для пары клиньев, осуществляющих движение сканирующего луча по
прямой, максимальное значе-
Я
'
Клинья
У
ние угла поворота каждого клина, при котором отклонение от линейного закона не превышает 10%,
Рис. 105. Оптическая схема оптико-элек-тропного прибора со сканирующими клиньями
Максимальный угол отклонения оптической оси при а = 7°; п = 1,4 Фтах = 2а (п — 1) = 14-0,4 = 5,6°,
оптическая редукция
k -=
50°
5,6°
= 9,
т. е. ошибка в угле отклонения оптической оси в Г соответствует ошибке в угле поворота клиньев 9'.
§ 3. СКАНИРОВАНИЕ ОТВЕРСТИЕМ В НЕПРОЗРАЧНОМ ЭКРАНЕ, ДВИЖУЩЕМСЯ В ПЛОСКОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ
Наиболее простым способом, реализующим сканирование в пространстве изображений, является сканирование отверстием 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 поля 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 экранирующими.
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 Д/7 и непрозрачный диск
126
С отверстием Д. Излучение, проходящее через отверстия диска, падает иа приемник излучения Пр либо непосредственно (рис. 106, а), либо собирается на чувствительной площадке приемника с помощью конденсатора /С, проецирующего на приемник входной зрачок объектива (рис. 106, б).
Отверстия в диске Д расположены таким образом, что изображение, ограниченное диафрагмой поля ДП, последовательно анализируется но строкам так, что когда одно отверстие выходит
за пределы окна диафрагмы, другое — входит в окно, прочерчивая следующую строку (рис. 106, в).
Расчет числа отверстий и их расположения на сканирующем диске не 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 и относительным отверстием объектива. В большинстве случаев, КогДа приемник излучения расположен в непосредственной близости к плоскости изображения, можно найти его размер из простого соотношения
/ПР « tg (ф/2) « Fcp.
Отсюда следует, что приходится 7 использовать приемник с большим чувствительным слоем, даже при не очень больших
127
полях обзора. Например, при ср = 0,2; F —100 мм имеем /
20 мм.
Поскольку порог чувствительности приемника излучения прямо пропорционален корню квадратному из его площади или линейному размеру /пр, то в системе, где используется приемник большого размера, трудно ожидать получения хороших характеристик.
Следует также иметь в виду, что чувствительность приемников излучения непостоянна по поверхности приемной площадки.
Исследования распределения чувствительности показывают наличие в пределах приемной площадки отдельных зон, чувствительность которых составляет 10—20% от максимального значения. Неравномерность распределения чувствительности приемника по поверхности может вызвать нежелательные эффекты резкого изменения сигнала, вырабатываемого приемником, при различных положениях объекта наблюдения в поле обзора.
Для того чтобы избежать этого явления, в оптической системе применяют конденсор (К на рис. 106, б), проецирующий на приемник входной зрачок объектива.
Применение конденсатора позволяет также вынести приемник из плоскости изображения, что часто бывает желательно, например для помещения в эту плоскость анализирующего растра.
Выбор основных параметров системы с конденсатором должен осуществляться с учетом условия синусов, в соответствии с которым произведение из показателя преломления среды, длины отрезка прямой, перпендикулярной оси симметрии световой трубки, и синуса угла, образуемого с этой осью каким-нибудь лучом, выходящим из точки пересечения отрезка с осью, является инвариантом. Применение условия синусов к схеме с конденсором (рис. 107) позволяет записать следующее равенство:
Рис. 107. Оптическая схема с конденсором и иммерсионный приемник
пх d sin (ср/2) = п210б sin иоб = nlnp sin ипр,
128
и п.2___показатели преломления сред, где расположен
^очник излучения и его изображение; п — показатель прелом-нс/ среды, где расположен приемник излучения; d — диаметр ^одного зрачка объектива; /об — линейное поле обзора объек-Х ' - плоскости изображения (размер отверстия диафрагмы
