Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
248
I
2. Освещенность пропорциональна косинусу угла падения лучей на освещаемую поверхность (закон наклона).
Протяженный источник, т. е. источник излучения, размеры которого соизмеримы с расстоянием до приемника, характеризуется энергетической яркостью В. Пусть поверхность А2 освещается большой поверхностью Ах— протяженным источником излучения (рис. 204).
Энергетическая освещенность поверхности А2 в точке 02, создаваемая элементарной площадкой dAlf линейные размеры которой малы по сравнению с расстоянием L между источником излучения и освещаемой им поверхностью, может быть вычислена по закону обратных квадратов
dE = (/ cos a2)/L2.
Здесь
I = В cos ах dAx,
где В — энергетическая яркость элемента dAx в направлении L на освещаемый объект.
Следовательно,
dE = [(В cos а х cos a 2)/L2\dА х.
Элементарный телесный угол dQ2, под которым из точки 02 виден излучающий элемент dAXt равен
dQ2 = (dAx cos а-,)//,2.
Следовательно,
dE = В cos a2 dQ2.
Интегрируя полученное выражение по телесному углу Q2, под которым из точки О2 поверхности А2 видна поверхность Аг, найдем энергетическую освещенность поверхности Л2 в точке 02, создаваемую всей поверхностью Ах:
Е= f В cosa2dQ2.
<я)
Если излучение поверхности Ах удовлетворяет закону Ламберта, т. е. В = const, то
Е = В J cos a2dQ2.
(fijj)
Полученная формула является основным выражением для расчета освещенностей от больших поверхностей.
249
обряжения на мембрану со стороны, подвергавшейся действию аэрозоля, возгоняется цинк, который осаждается там, где аэрозоль не сконденсировался, и создает видимое изображение.
Представляет интерес жидкокристаллический преобразователь теплового (инфракрасного) изображения в видимое. В этом преобразователе одна сторона тонкой мембраны зачернена, а другая покрыта тонким слоем жидкого кристалла типа холестерина. При возрастании температуры мембраны вследствие воздействия на нее ИК-лучей максимум рассеяния света жидким кристаллом смещается в коротковолновую область видимого участка спектра, что вызывает временное изменение окраски слоя.
Возможны и другие типы преобразователей теплового изображения. Все они обычно состоят из слоя, поглощающего инфракрасное излучение, несущего слоя, обеспечивающего необходимую механическую прочность, и чувствительного слоя, изменяющего свои свойства при изменении температуры. Для поглощения излучения используются слои металлической черни, например золота, или полупрозрачные слои металла.
В качестве несущего слоя применяются тонкие пленки из нитроцеллюлозы, полиэтилентерефталата или окиси алюминия. Для получения видимого изображения используется изменение оптических свойств чувствительного слоя при изменении температуры: ^изменение прозрачности, отражения или рассеяния излучения, фазовых или поляризационных свойств.
Люминесцентный приемник излучения (метаскоп) также может быть отнесен к несканирующим системам, создающим изображение.
Зсе описанные выше несканирующие системы, создающие изображение: фотографические, электронно-оптические, люминес-
центные и преобразователи теплового изображения — не являются, строго говоря, оптико-электронными приборами, так как процесс преобразования излучения в электрический сигнал в них отсутствует. Однако эти системы следует рассматривать как первичные накопители информации, которая затем анализируется оптико-электронными методами. Анализирующее устройство может работать последовательно (анализ узким полем) или параллельно (мозаичный приемник) как в результате получения изображения, так и в процессе его образования. Анализу может подвергаться вся информация, содержащаяся в изображении, или только та ее часть, которая представляется полезной. Например, глаз лягушки (или его электронная модель), как известно, анализирует (посылает в мозг) сигналы только тех изображений, которые несут полезную информацию: мошку, улетающую от лягушки, глаз видит, но не беспокоит этим сигналом мозг, так как язык лягушки все равно не сможет поймать мошку.
Будущие исследования в области опознавания образов, способности абстрагирования и параллельной обработки информации оправдывают проведенное рассмотрение несканирующих систем, создающих изображение.
25
Введем обозначение
V = f cos a,2dQ2;
(О,)
тогда Е = В%.
Воспользуемся геометрической интерпретацией интеграла ?]. Для этого опишем вокруг элемента освещаемой поверхности dA2 полусферу радиусом R = 1 (рис. 205). Тогда образующие телесных углов dQ2 и й2 «вырежут» на поверхности полусферы площади do и а, численно равные значениям соответствующих телесных углов, так как R = 1, т. е. do = dQ2; а = Q2. Элемент поверхности da наклонен относительно плоскости основания полусферы под тем же углом а2, который составляет падающий луч с нормалью к элементу поверхности dA2. Таким образом, произведение cos а2 х X da=cos а2dQ2 численно равно площади проекции элемента поверхности полусферы da = dQz на плоскость основания полусферы, т. е. на плоскость освещаемого элемента.
Отсюда следует, что интеграл 2 численно равен площади проекции на плоскость основания той части поверхности полусферы (с радиусом, равным единице), которая «вырезается» телесным углом Q2.
