Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Системы последнего типа используются для компенсации размытия изображений путем автоматической фокусировки изображения. В качестве устройства воздействия на волновой фронт могут использоваться так называемые активные оптические элементы — секционированные зеркала, зеркала с непрерывной деформируемой поверхностью, многоэлементные оптические системы [23, 36]. Отдель-
399 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
ные элементы таких систем обеспечивают корректировку определенных возмущений волнового фронта — его наклоны, расфокусировку и т.д. Мерой качества адаптации в них может служить значение интеграла
^E(x,y)A(x,y)dxdy,
* У
где Е(х, у) — распределение освещённости в плоскости изображения (плоскости анализа); А(х, у) — пропускание растра анализатора, установленного в плоскости изображений; х и у линейные координаты. Максимизация I является основной задачей таких адаптивных систем.
Достоинствами систем с фазовым сопряжением являются высокое быстродействие и высокая чувствительность при больших расстояниях до наблюдаемого объекта. К их недостаткам можно отнести, в первую очередь, сложность приемной системы, в которой необходимо совмещать приемный и передающий каналы.
Системы с апертурным зондированием. Принцип апертурного зондирования основан на внесении в волновой фронт некоторых пробных возмущений, которые преобразуются в амплитудные возмущения сигнала. В системах активного типа (системах с адаптацией выходящей волны) максимизируется освещенность на объекте (на блестящей точке); она получается путём наложения колебаний, создаваемых в каждом из каналов, на которые разбивается передающая апертура.
В системах пассивного типа (системах с адаптацией принимаемой волны) в качестве критерия качества адаптации используется какой-либо критерий резкости изображения, например максимум приведённого выше выражения для интеграла I. Обобщённая структурная схема такой системы приведена на рис. 13.4.
EM
$
8
Рис.13.4. Структурная схема адаптивной системы с апертурным зондированием
На схеме; 1 — источник излучения; 2 — фронт возмущенной волны; 3 — блок апертурного зондирования; 4 — фазовый корректор (устройство управления волновым фронтом); 5 — полупрозрачное зерка-
400 Глава 13. Адаптация в оптико-электронных приборах
ло; 6 — анализатор и приёмник изображения; 7 — блок обработки данных и управления фазовым корректором и блоком апертурного зондирования; 8 —- приёмная оптико-электронная система.
В таких системах осуществляется разделение апертур (зрачков) на отдельные каналы, в каждом из которых ведётся своя коррекция фазы возмущённого пучка. Для уяснения принципа работы адаптивной системы с апертурным зондированием рассмотрим простейшую систему, состоящую из двух каналов (рис. 13.5). Фазовый корректор 3 условно представлен лишь в одном из каналов, т. е. фаза сигнала, посылаемого от источника 7 к объекту 2, в верхнем канале постоянна. С помощью модулятора, совмещённого с фазовым корректором 3, излучение, выходящее из нижнего канала передающей системы, модулируется с частотой со. В результате интерференции двух пучков (от вер-
Рис. 13.5. Простейшая адаптивная система с апертурным зондированием
хнего и нижнего каналов) на отражающей поверхности объекта 2 образуется интерференционная картина в виде светлых и тёмных полос или концентрических окружностей (при интерференции сферических волн). Эта картина изменяет положения своих максимумов и минимумов — светлых и темных участков с частотой модуляции со. Фаза этого сигнала зависит от фазовых возмущений, вносимых средой. Пришедший на приёмную систему 7 сигнал частоты со после приёмника 6 поступает на один из входов синхронного детектора 5 (см. § 9.2), на другой вход которого поступает опорное напряжение той же частоты от генератора 4. Амплитуда низкочастотной составляющей сигнала на выходе синхронного детектора пропорциональна разности фаз сигналов, поступивших на его входы. Этот сигнал ошибки имеет частоту, определяемую частотой изменения фазовых возмущений на пути распространения излучения, которая гораздо меньше частоты со. Сигнал ошибки используется для управления фазовым корректором 3 таким образом, чтобы фаза сигнала нижнего канала обеспечивала постоянство максимума интерференционной картины на объекте (на «блестящей» точке).
401 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
В случае многоканальной системы фазу каждого канала модулируют своей собственной частотой и обычно максимизируют суммарную освещенность на блестящей точке, создаваемую при наложении колеблющихся интерференционных картин. Получая на приемнике 6 сигнал, содержащий все частоты модуляции, с помощью синхронных детекторов и фильтров в каждом канале выделяют только свой рабочий сигнал.
Такие многоканальные системы могут работать и по минимуму сигнала ошибки, соответствующему минимуму освещённости в плоскости объекта, т.е. по «тёмной» точке, а также по границе между светлыми и темными участками.
Многоканальные адаптивные системы с фазовой модуляцией по конструкции проще систем с фазовым сопряжением, так как в них меньшие требования предъявляются к стабильности оптической системы, в них используется одна приемная система, а их электронные блоки состоят из относительно недорогих низкочастотных элементов.
