Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Значения перспективных искажений определяются изменением размеров проекции одного элемента разложения, например, чувствительной площадки приемника (одного элемента), на просматриваемую (сканируемую) плоскость предметов. Если рассмотреть схему сканирования, представленную на рис. 8.9, где в точке О расположен
8 Якушенков Ю.Г.
225 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
ОЭП со сканирующей системой, осуществляющей строчное сканирование вдоль оси x, а сканирование вдоль оси у осуществляется путем переноса системы со скоростью Vy то легко увидеть, что на краю поля обзора 2QX даже при 2Qy = О будут иметь место отклонения размеров проекции элементов разложения на плоскость предметов от размеров этой проекции при наблюдении в надир, т.е. вниз по вертикали.
Для произвольного положения мгновенного углового поля сканирующей системы, определяемого некоторым текущим угловым положением (Q'x,Q'y) оси, проходящей через центр элемента разложения и узловую точку объектива, размеры проекции элемента разложения на плоскость предметов равны (см. рис. 8.9):
L =
Htg^x
Iu = 2Н SecQij, tg
Q'
Cos(Qfy-I-Qx)CosQtj,' v " у '° 2 При малых 2QX эти размеры на краю поля обзора будут
lx = Hnx(l + tg2ny); В надире, т.е. при Q' = О,
Iy=HsecQy.
Ix = 2Htg(ox «2Нах; ly = 2Htg(x>v*2H(x>y, где fflx и (йу — половины мгновенных угловых полей по осям X и у соответственно.
Рис. 8.9. К определению значений перспективных искажений
226 Глава В. Сканирование в оптико-электронных приборах
При расположении элемента разложения, например, элемента приемника с размерами dx и dy по осям х и у в фокальной плоскости объектива с фокусным расстоянием f', т.е. при dx ~ 2f 'а>х и dy &2f 'а>у последние выражения можно переписать в следующем виде:
Используя многоэлементные приемники излучения и применяя специальные схемы построения и алгоритмы обработки сигналов, снимаемых с линейки или матрицы сканирующих элементов, можно ослабить влияние перспективных искажений или вообще устранить их. Известен способ борьбы с этими искажениями, при котором скорость опроса элементов приемника по направлению сканирования изменяется от точки надира к краю поля обзора обратно пропорционально закону изменения Ix, а в поперечном направлении ведется объединение нескольких элементов приемника в один (электрически) по мере роста П'у.
При размещении зеркала в сходящемся пучке за объективом (рис. 8,8, в) размеры зеркала невелики, что позволяет увеличить частоту сканирования. Однако объектив в такой схеме (схеме сканирования в пространстве изображений) должен быть широкоугольным. Основной недостаток такой схемы — расфокусировка изображений при переходе от центра плоскости изображений к ее краям, возникающая за счет кривизны поверхности, покоторой движется изображение объекта при повороте зеркала. Для компенсации расфокусировки можно, например, использовать объектив с заранее рассчитанной кривизной поля, обратной по знаку компенсируемой кривизне, выполнять чувствительную площадку приемника криволинейной и т.д.
Одним из недостатков сканирующих плоских зеркал является малое значение Tic- Поэтому часто одиночное плоское зеркало заменяют Многогранными зеркальными призмами и пирамидами (рис. 8.8, г, д). В этом случае значение г|с возрастает в число раз, равное числу зеркальных граней. Втаких системах сокращается период сканирования, Т.е. в них обеспечивается большая скорость сканирования. Однако раз-Меры и масса этих устройств достаточно велики, что ограничивает из-8а возможного разрушения (разрыва) призмы или пирамиды максимальную частоту их вращения:
Где T0 — радиус окружности, описанной вокруг многоугольника — се-
7 « • 7
* /" * ' Г
Hdx _ Hdy
8*
227 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
чения призмы или пирамиды; апр — прочность на разрыв; р — плотность материала призмы или пирамиды; г| — коэффициент Пуассона.
Однако и для п < птах при больших скоростях наблюдаются недопустимые искажения изображения из-за деформации отражающих граней.
Последовательно скашивая на небольшие углы грани многогранной призмы или барабана по отношению друг к другу, можно получить строчную развертку поля. Но и здесь значения г|с, как правило, невелики, как и размеры просматриваемых полей.
Преимущества и недостатки расположения этих элементов в параллельных или сходящихся пучках лучей те же, что и отмеченные выше для плоского зеркала.
Нужно отметить, что в системах, где развертка просматриваемого поля с помощью сканирующего (колеблющегося или вращающегося) элемента происходит лишь в одном направлении — вдоль строк, а в другом — за счет движения носителя, на котором расположен ОЭП, необходимо поддерживать строгое постоянное соответствие частоты сканирования скорости движения носителя. При несоблюдении этого условия возможны неконтролируемые наложения строк друг на друга или их пропуск. Часто сложность выполнения этого требования — основное препятствие на пути применения описанных схем.
Траектории вида окружности, спирали и некоторых других форм можно получить, если осуществлять сканирование зеркалом, вращающимся вокруг оси, не перпендикулярной к нему и не лежащей в его плоскости. Эти случаи рассмотрены, например, в работах [16, 30].
