Главная -> Прохождение невидимых тепловых лучей 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 [ 64 ] 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 етпиемником. благодаря конденсору весь лучистый поток попадает на прием-дик и равномерно распределяется по всему чувствительному слою рис. 5.3, б), что устраняет также влияние неодинаковой чувствительности -фотослояпо его поверхности. Конструктивно конденсор выполняют в виде одной или нескольких линз (рис. 5.4, о), или в виде световой ловушки , представляющей собой стеклянный цилиндр с внутренней зеркальной полостью специальной формы (рис. 5.4, б). Применяют также иммерсионные конденсоры, после которых лучи попадают непосредственно на приемник, минуя воздушный промежуток <рис. 5.4, в). В качестве материала для конденсора используют германий, имеющий большой коэффициент преломления (п = 4). Между конденсором из германия и приемником находится тонкая пленка из материала, прозрачного для инфракрасных лучей, выполняющая роль изоляционной про-жладки. Величина лучистого потока, проходящего через оптическую систему, и угол поля зрения определяются диафрагмами, расположенными по ходу лучей. Различают аперт1,рные диафрагмы, которые ограничивают общую величину лучистого потока, проходящего через оптическую систему, и диафрагмы поля зрения, ог]аничивающие поле зрения. Апертуркые диафрагмы могут быть расположены в любом месте на пути лучей, но чаще всего их располагают вблизи входа в объектив. Изображение пертурной диафрагмы в пространстве объектов называется входным зрач-ком системы, а изображение этой же диафрагмы в пространстве изображе- нй - выходным зрачком. Диафрагму поля зрения располагают обычно в плоскости изобряжения. Обозначая г радиус отверстия этой диафрагмы и 2Р - угол поля зрения истемы, имеем очевидное соотношение tg р = гУ/об- Схематическое изображение линзовой фокусирующей системы в глав-лых плоскостях представлено на рис. 5.5, где обозначено: /об и - фокусное расстояние и диаметр объектива; f и Dk - фокусное .расстояние и диаметр конденсора; - диаметр модулирующей диафрагмы; do - диаметр рабочей площадки приемника; 1л - расстояние между конден--сором и рабочей площадкой приемника; Д - расстояние между фокальной .плоскостью объектива и фокальной плоскостью конденсора. Входным зрачком системы является объектив, выходным зрачком - окно приемника излучения. Так как центры обоих .рачков являются сопряженными точками относительно главных плоскостей конденсора, то имеют aiecio следующие соотношения: {in-h) (Zo6-A)=Z; , д . Dob /об+/к-Д ткуда находим /об-Д Do& /об-А Кроме того, для определения свободного диаметра конденсора имеем В^словие = Ооб (/к - А) об + 2tg р (/об + /к - А). Из приведенных формул следует, что минимальные поперечные габариты фокусирующей системы получаются, если принять /к А. В этом случае имеем п = /об/к/(/об-/к); йц/£об = /к/(/об-/к); rfK=/o62tgP. Условие^ /к = А выполнить точно практически не удается, так как фокальной плоскости объектииа размещена модулирующая диафрагма, последние формулы могут служить лишь для ориентировочных расчетов. Диаметр конденсора зависит от угла поля зрения 2Р; лучшими, с точки зрения уменьшения габаритов системы при данном угле 2Р, будут те по- ложения конденсора, при которых изображение цели находится между конденсором и его передним фокусом. Энергетическая освещенность в плоскости изображения от удаленного, на большое расстояние объекта определяется следующей формулой: где В - энергетическая яркость объекта; Тф - коэффициент пропускания фокусирующей системы; fq и Dqq - фокусное расстояние и диаметр объектива. Для увеличения освещенности в плоскости изображения целесообразна уменьшать отношение /об/£>об. но при этом следует иметь в виду, что изображение удаленного точечного объекта получается в виде конечного пятна рассеивания, размеры которого также зависят от отношения [обЮоб- Рассмотрим этот вопрос несколько подробнее. Известно, что даже хорошо скорректированные оптические системы имеют погрешности (аберрации), вследствие которых изображение удаленной точечной цели в плоскости изображения представляет собой пятно рассеивания. * Напомним, что основными видами аберраций являются: сферическая аберрация, заключающаяся в том, что пучок лучей от светящейся точки, находящейся на оси линзы, собирается ею не в одной точке (фокусе), а на некотором участке (рис. 5.6, а); величина сферической аберрации зависит от кривизны поверхностей линзы и показателя преломления материала, из которого она изготовлена; вследствие сферической аберрации-светящаяся точка дает на экране изображение в виде кружка рассеяния, освещенного неравномерно; отличительной особенностью сферической аберрации является то, что она сохраняется даже при положении светящейся точки на оптической оси, когда все остальные аберрации (для монохроматического-пучка) исчезают; - хроматическая аберрация - искажение, в силу которого даже для-параксиальных лучей немонохроматический пучок имеет целую совокупность-фокусов; в связи с этим светящаяся точка на оси изображается в виде кружка, образованного (для видимого участка спектра) цветными кольцами (рис. 5.6, б); Рис. 5.6. Аберрации фокусирующей системы: а - сферическая аберрация; б хроматиче екая аберрация; в - искрииленне плоскости изображения. - астиемативм, заключающийся в том, что пучок лучей, исходящий из точки и составляющий некоторый угол с осью оптической системы, может терять гомоцеитричность, т. е. после прохождения через фокусирующую систему не сходится в одну точку; светящаяся точка изображается пятном рассеяния, форма которого зависит от положения экрана! - кома - искажение, из-за которого светящаяся точка, находящаяся не на оси системы и посылающая широкий пучок лучей, дает изображение иа экране в виде неравномерно освещенного пятна, напоминающего комету iQUz прядь волос; комета - волосатая звезда); - искривление плоскости изображения, когда изображение представляет собой не плоскость, перпендикулярную оптической оси, а изогнутую поверхность (рис. 5.6, е). Для расчета радиуса р пятна рассеяния простейших фокусирующих систем служат следующие формулы: сферическая аберрация р = у хроматическая аберрация р= *2J . Роб с. астигматизм р = йд---р , искривление плоскости изображения р = fee j Р^ - диаметр и фокусное расстояние объектива; Р - угол поля зрения; fej - коэффициенты аберраций. Теоретическим пределом диаметра пятна рассеяния является эффективный диаметр центрального пятна в дифракционной картине изображения точки, угловой размер которого, приведенный к фокусу объектива, рассчитывается по формуле Л; = 2,44VDoC. Величина Aj измеряется в радианах, а длина волны К и диаметр объектива Do6 - в одинаковых единицах. Угловой размер Д изображения цели, создаваемого простейшей линзой, образованной двумя сферическими поверхностями с радиусами rt и г^, выра- . Д 7.8 10-8 жается следующей формулой: (Л^/ где А - выражено в угловых величинах (радианах); (n-f2)a 4(n-fl)a 3n+2 r+r n(n-l)2 n(n-l) n (n-l)a ° Г2-Г1 n - показатель преломления материала линзы. Множитель А зависит только от величины п и отношения rilr. Минимальное значение А и, следовательно, наименьший размер изображения цели соответствуют условию = 2n-t-A Конденсор хорошо работает, если лучи параллельны оптической оси или составляют с ней малый угол; при больших углах рассогласования (иа краю поля зрения) часть лучей не попадает на приемник излучения, что приводит к снижению чувствительности прибора. |
© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |