Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
T"lV fj ____угол поля обзора; иоб — задний апертурный угол
объектива; н„Р — апертурный угол приемника (конденсора).
Из условия синусов следует
/пр = М sin (ф/2)/(/? sin Ипр).
Если ti х = ^ ^ ^пр == ^ф/(2и si
относительное отверстие объектива, то
/пр « F<pO/(2n sin ипр).
Очевидно, что существенное улучшение энергетических характеристик системы (уменьшение размеров приемника излучения при неизменном диаметре и относительном отверстии объектива) можно получить только при п^> 1. В этом случае приемник излучения монтируется непосредственно на кон-денсориой линзе так, что между приемником и линзой существует хороший оптический контакт. Такой приемник излучения называют иммерсионным (рис. 107).
Улучшение энергетических характеристик системы, в которой осуществляется сканирование отверстием в непрозрачном экране, может быть достигнуто также путем некоторого изменения оптической схемы, приведенной на рис. 106, за счет включения в нее дополнительных конденсорных лннз, размещенных в каждом отверстии диска (рис. 108). В этом случае каждый конденсор должен изображать на приемнике входной зрачок объектива не для всего ноля обзора ф, а лишь для мгновенного поля зрения 6. Ааким образом линейный размер приемника излучения может быть уменьшен в ф/6 раз. Такая система была предложена
Е. Моричевым. Недостатком ее является большое число кон-Аенсорных линз, которые должны быть достаточно точно изготовлены и отъюстированы.
Оптическая схема подобного типа была применена в тепло-визоре «Янтарь» (СССР), имеющем следующие основные харак-еРистики: поле обзора ф = 5 X 4°, мгновенное иоле зрения ~5', частота кадров 25 кадр./с, минимальная разность температур,
^ М. 1\\. Мцрошиикои 129
ипр), так как d = FO, где О —
Рис. 108. Система механического телевидения с конденсорными линзами, установленными в каждом отверстии диска Нипкова
обнаруживаемая тепловизором, 0,2 -0,3° С. В приборе используется 45 конденсорных линз, изготовленных из стекла ИКС-23. Приемник излучения — фоторезистор из антимонида индия, охлаждаемый жидким азотом с размерами чувствительных площадок 0,6 X 0,6 мм2. Запись теплового изображения осуществляется путем фотографирования с экрана электроннолучевой трубки. Внешний вид тепловизора представлен на рис. 109.
Оригинальный метод сканирования отверстием в непрозрачном экране был использован во время второй мировой войны
в зенитном теплопеленгаторе фирмы «Элак» (Германия).
Принципиальная схема этого теплопеленгатора представлена на рис. 110. Зеркало Об диаметром 1500 мм, имеющее фокусное расстояние 640 мм, создавало изображение точечной теплоизлучающей цели (самолета) в плоскости непрозрачной диафрагмы Д с вырезом, вращаемой мотором М2 с частотой 20 Гц. До диафрагмы был установлен прерыватель излучения /7 — диск с отверстиями, осуществляющий модуляцию потока излучения от цели за счет вращения его мотором Мг с частотой 800 Гц. Излучение, прошедшее через диафрагму, собиралось конденсором К типа «зеркальная ловушка» на чувствительную площадку охлаждаемого твердой углекислотой фотосопротивления из сернистого свинца Пр.
Сигнал, вырабатываемый приемником излучения, усиливался усилителем Ус, настроенным на частоту 800 Гц, имеющим полосу пропускания 200 Гц и коэффициент усиления 107, и воздействовал на неоновую лампочку JI, которая была установлена перед наводчиком и вращалась синхронно с диафрагмой Д.
В том случае, когда цель находилась на краю поля обзора (12°), ее изображение попадало на край диафрагмы Д, и излучение цели воздействовало на приемник в течение небольшого
промежутка времени. Неоновая лампочка вспыхивала на корот-
кое время, и наблюдатель видел небольшую светящуюся дугу* расположенную в направлении расположения цели. По мере приближения цели к центру поля обзора длина светящейся дуги увеличивалась, а когда теплопеленгатор направлен точно на цель неоновая лампочка горит все время и светящийся круг не имеет разрывов.
Рис. 109. Тепловизор «Янтарь»
130
Точность пеленгации самолета этим пеленгатором составляла 6', а дальность действия по тяжелому бомбардировщику достигала 20 км при ясной погоде ночью.
Об
Рис. 110. Сканирование щелью в зенитном теплопе-ленгаторе
§ 4. СКАНИРОВАНИЕ ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ ДЕТАЛЕЙ,
ВХОДЯЩИХ В ОПТИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ
Весьма перспективным, но в настоящее время еще недостаточно развитым направлением разработок сканирующих систем, является использование эффекта изменения коэффициента преломления и других оптических свойств некоторых материалов 110Д Действием электрических и магнитных полей.
Известно, что такие материалы, как кварц, нитробензол и некоторые кристаллы, изменяют коэффициент преломления при воздействии на них электрического поля, причем величина коэффициента преломления однозначно определяется приложенным Напряжением. Следовательно, если создать в кювете с нитробен-
5*
131
золом некоторое распределение коэффициента преломления путем приложения напряжения к двум парам взаимно перпендикулярных электродов и поместить кювету в оптическую систему, то можно обеспечить отклонение луча в заранее заданном направ-лении и на заданную величину.
