Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
177 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Дгсмпи = JAnfi + Anf + Anfx + Anftl, ,
і
где
= ^tok Ax^d LsxiAQ;
це) — квантовая эффективность приемника; хо1 — спектральный коэффициент пропускания оптической системы; Abx — площадь входного зрачка оптической системы; Xd — время пребывания изображения излучателя на приемнике; Ьвх) — приведенная ко входному зрачку яркость излучателя, определяемая числом фотонов, приходящих на приемник в единицу времени (см. § 3.5); Afi — мгновенное угловое поле приемника;
е — заряд электрона; k — постоянная Больцмана; T — температура чувствительного слоя приемника; С и R — емкость и сопротивление приемника.
При приеме слабых сигналов в качестве излучателя обычно принимают фон, находящийся в угловом поле АП. Для расчета Дгсмпи в каком-то спектральном диапазоне AX либо проводят интегрирование приведенных выше формул — функций X, либо берут какое-то среднее значение X.
Контрольные вопросы
1. Дайте сравнительную характеристику фотоэлектрических и тепловых ПИ.
2. Зависит ли чувствительность ПИ от параметров цепи его включения?
3. Какие виды шума наиболее характерны для фотоэмиссионных приемников, фоторезисторов, фотодиодов, термоэлементов, болометров?
4. Как коэффициент использования селективного ПИ изменяется с ростом температуры излучателя — черного тела, создающего поток, падающий на приемник?
5. В чем различие между энергетическими и фоновыми характеристиками ПИ?
6. Нарисуйте функциональные (структурные) схемы установок для измерения важнейших параметров и характеристик ПИ.
7. Какие параметры и характеристики ПИ изменяются (и как) при охлаждении чувствительного слоя?
8. Зачем используются дифференциальные, мостовые, суммарно-разностные схемы включения ПИ?
9. Назовите основные достоинства и недостатки ПИ на базе ПЗС.
10. Какие параметры и характеристики координатных ПИ зависят от освещенности, формы и размеров изображения, создаваемого объективом на чувствительном слое приемника?
11. Какие специфические шумы присущи одноэлементным и многоэлемеитным
КПИ? Глава 7. Анализаторы изображения оптико-электронных приборов
Глава 7. АНАЛИЗАТОРЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
7.1. Назначение анализаторов изображений и их классификация
Анализатор изображения — это устройство, служащее для извлечения из оптического сигнала в виде изображения наблюдаемого объекта (или поля объектов) информации о параметрах или свойствах этого объекта (или поля). Чаще всего в ОЭП имеют место плоские изображения, т. е. оптический сигнал описывается законом распределения освещенности, параметрами которого могут быть линейные координаты, длина волны излучения и время.
Обычно анализ оптических изображений осуществляется путем непрерывной или дискретной выборки значений сигнала — потока или освещенности в отдельных точках (участках) плоскости изображений. Такая пространственная выборка чаще всего реализуется путем последовательного во времени опроса (определения значений потока или освещенности) этих точек, выполняемого при сканировании - последовательном просмотре плоскости изображений.
Сканирование реализуется с помощью как оптико-механических, так и электронных развертывающих устройств (см. гл. 8). Поэтому процесс анализа изображений часто неразрывно связан с процессом сканирования, для их выполнения используются одни и те же элементы. В качестве таких элементов обычно служат оптические растры - диафрагмы с определенным законом распределения прозрачных и непрозрачных участков, а также координатные одноэлементные и Многоэлементные приемники излучения, о которых говорилось в § 6.6 и 6.7. Поскольку развертка изображения осуществляется последова-
179 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
тельно во времени, сигнал, приходящий на вход анализатора и являющийся функцией пространственных координат, после анализатора преобразуется в функцию времени.
Далеко не всегда выявление закона распределения освещенности в изображении наблюдаемого или исследуемого объекта является конечным результатом работы анализатора и ОЭП в целом. Важно определить какие-либо параметры или свойства объекта, связанные с законом распределения освещенности в его изображении, или изменения параметров или свойств объекта, однозначно связанные с изменением этого закона. Например, для нахождения координат объекта в пространстве предметов можно определить координаты его изображения в плоскости изображений — плоскости анализа. При перемещении объекта в угловом поле ОЭП закон распределения освещенности в плоскости анализа изменяется — смещается изображение, возможно перераспределение освещенности в изображении, изменяются размеры изображения и т.п. Если объект точечный, то вместе с изменением положения кружка рассеяния, являющегося изображением объекта, изменяется положение энергетического центра тяжести кружка, определяющего направление на объект. Для выявления этих изменений и служит анализатор.
Сигнал, параметры которого функционально связаны с параметрами наблюдаемого объекта, получается с помощью всего ОЭП или его системы первичной обработки информации, а не только с помощью анализатора изображения. Однако важнейшая роль в решении этой задачи принадлежит анализатору.
