Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Распространённым способом адаптации при изменении оптического спектра излучения является смена оптического фильтра. Это достаточно простой, с точки зрения конструкции, способ; его недостатками являются трудность обеспечения достаточно большого числа спектральных каналов (фильтров) при наличии ограничений по массе и размерам, а иногда и недостаточное быстродействие.
В последние годы появились разработки электрически управляемых оптических фильтров, в которых при изменении напряжения, прикладываемого к фильтру, меняется состояние поляризации в материале, из которого изготовлен фильтр, и, как следствие, меняется спектральная характеристика фильтра. К сожалению, рабочий спектральный диапазон таких фильтров невелик и лежит преимущественно лишь в видимом диапазоне спектра.
В некоторых приборах, в основном лабораторных, изменение спектрального диапазона ведется путем изменения параметров монохроматора, например, периода дифракционной решётки, или его разворота.
Как было отмечено выше, одним из условий оптимальной пространственной фильтрации является согласование размеров изображения селектируемого объекта с размерами элементарной ячейки пространственного фильтра (растра или многоэлементного приемника).
Наиболее часто стремятся к равенству этих размеров, однако, в ряде случаев целесообразно иметь размер изображения, перекрывающий несколько элементов растра или приемника.
Для осуществления необходимой расфокусировки оптической системы возможно перемещать один из её компонентов, например, с по-
395 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
мощью достаточно точных и быстродействующих приводов на базе пьезоэлементов, а также помещать перед плоскостью изображений однородную жидкокристаллическую пластину, которая, обладая рассеивающими свойствами, дефокусирует пучок проходящих через нее лучей. Степень дефокусировки определяется напряжением, приложенным к пластине.
Отмеченный в предыдущем параграфе способ адаптации углового поля за счёт изменения размеров анализирующего «окна» и числа элементов в этом окне является, по сути дела, также способом управления параметрами пространственного фильтра. Наиболее успешно этот способ адаптации реализуется в телевизионных ОЭП. Он нашёл практическое применение в ряде систем технического зрения, где контролируемые объекты имеют конечные (не точечные) размеры и априорно известную пространственную структуру.
13.5. Изменение структуры прибора
В ряде случаев требуется не изменение одного или нескольких параметров ОЭП, а перестройка всей структуры прибора. Такая ситуация может возникнуть, например, если в угловом поле прибора появляется помеха, параметры и характеристики которой близки к параметрам и характеристикам источника полезного сигнала.
Определение момента появления или факта наличия помехи часто осуществляется дополнительным каналом, который может работать, например, в спектральном диапазоне, отличающемся от основного диапазона. Так, если температура помехи превышает температуру источника полезного сигнала, дополнительный канал (датчик наличия помехи) может работать в коротковолновой области оптического спектра, где яркость помехи выше. Устанавливая определенный порог срабатывания в дополнительном канале, можно обеспечить его включение лишь при появлении помехи. Сразу же после появления помехи в специальном блоке памяти и прогнозирования запоминается выходной полезный сигнал, а основной канал с помощью логической схемы (несовпадений) отключается до выхода помехи из углового поля ОЭП.
В ОЭП со сканированием иногда угловое поле датчика наличия помехи «опережает» по траектории сканирования угловое поле основного канала. При входе помехи в мгновенное угловое поле датчика наличия помехи, сигнал от которой в рабочем спектральном диапазоне превышает заранее установленный пороговый уровень, основной канал отключается на время, достаточное для выхода из его поля по-
396 Глава 13. Адаптация в оптико-электронных приборах
мехи. Это время легко определить, если известны размер помехи и скорость сканирования.
Изменение структуры прибора возможно и в случае перехода к новому алгоритму обработки принятого сигнала, например, при переходе ОЭП из работы в режиме обнаружения объекта к режиму слежения за ним или измерения каких-либо его параметров.
13.6. Адаптивные оптико-электронные системы с компенсацией фазовых искажений оптического сигнала
Для борьбы с внешними помехами, и прежде всего с дрожанием, мерцанием и размытием оптических пучков и изображений, возникающих вследствие атмосферной турбулентности, термоаберраций и других факторов, приводящих к искажению фазовой структуры оптического сигнала, используют специальные методы адаптации. Эти методы предусматривают корректировку в реальном масштабе времени волнового фронта либо на выходе источника излучения (системы с адаптацией выходящей волны), либо на входе приёмной системы (системы с адаптацией принимаемой волны).
По принципу действия адаптивные системы, предназначенные для коррекции или компенсации фазовых искажений оптического сигнала, можно разделить на две большие группы, рассматриваемые ниже.
