яивается усилителем мощности и подается иа обмотку электромагнита, воздействующего на легкую железную арматуру, прикрепленную к зеркалу. Фаза сигнала обратной связи выбрана такой, чтобы обеспечить незатухающие колебания зеркала.

Более желательным было бы сканирование зеркала по пилоообразному закону, чтобы избежать потери времени на обратный ход, однако практически такой закон движения зеркала сравнительно большого диаметра реализовать не удается вследствие возникающих вибраций.

Многоэлемеитный приемник выполнен в виде линейки из 100 элементов InSb размером 250 X 250 мкм, охлаждаемых до 77 К- Угловое разрешение сканирующего устройства 1 мрад; поле зрения 260 мрад (15) по горизонтали и 100 мрад (6°) по вертикали.

Расположение сканирующего зеркала в параллельном пучке лучей {перед объективом) не вносит дополнительных аберраций, но приводит к большим размерам подвижного элемента и к жестким допускам на качество изготовления его отражающей поверхности. Если зеркало наклонено под большим углом к оптической оси объектива (а этот угол чаще всего близок к 45°), то плохое качество отражающей поверхности зеркала вызывает астигматизм в изображении точечного источника.

В целях уменьшения размеров сканирующего устройства качающееся плоское зеркало располагают в сходящемся пучке лучей между объективом и приемником излучения, но при этом неизбежно увеличение пятна остаточных аберраций, так как при наличии аберраций объектива и при повороте зеркала поверхность изображения получается не плоской, а сферической.

Пусть кривая / на рис. 5.16, а соответствует сечению поверхности изображения при исходном положении сканирующего зеркала, когда рассматриваемый объект находится на оси. Пр повороте зеркала на угол ij? фокус переместится в точку f, и сечение поверхности изображения выразится кривой ; в плоскость чувствительной площадки попадут участки поверхности изображения, расположенные не в точке f, а в точке F на кривой . Получающееся при этом увеличение размера кружка рассеяния на чувствительной площадке приемника рассчитывается по следующей приближенной формуле:

TTEJ

Д=Ооб/о6

)

(5.3)

Рис. 5.15. Оптико-мехаиические устройства для скаиироваиия с многоэлементным при-гминком излучения и расположением плоского зеркала в параллельном пучке лучей: / - фокусирующее зеркало; 2 - линейка приемников излучения; 3 - колеблющееся плоское зеркало; 4 - электродвигатель привода зеркала; 5 - отражательное зеркало; 6 - электромагнит.

где у - угол зрения прибора в плоскости сканирования; /? р - радиус кривизны изображения объектива; S - расстояние между сканирующим зеркалом и приемником излучения.

Так, например, для объектива с Do6 = 200 мм и /об = 320 мм при у = Ь° увеличение кружка рассеяния достигает нескольких миллиметров.

Оптическая схема системы сканирования с плоским зеркалом, расположенным в сходящемся пучке лучей, приведена на рис. 5.16, б. Тепловое излучение объекта фо-

Рис S.I6. к расчету кружка рассеяния в устройстве сканирования с качающимся плоским зеркалом (Q) и схема сканирующего устройства (б): / - объектив из трехсернистого мышьяка; 2 - электромагнитный механизм; 5 - качающееся плоское зеркало; 4 - приемник излучения.

кусируется на приемник при помощи линзы / из трехсернистого мышьяка диаметром 95 мм со светосилой 1 : 2. Между линзой и приемником находится сканирующее зеркало 3 установленное под углом 45°. Развертка поля зрения 2,7 X 2,7° осуществляется колебаниями зеркала под действием^ электромагнитного устройства 2 с частотой 800 Гц в горизонтальной плоскости и 10 Гц в вертикальной плоскости. Частота развертки всего растра, состоящего из 80 горизонтальных линий, составляет 20 кадров в секунду. Ширина полосы видеочастоты, требующейся для этой скорости развертки равна 22 кГц.

Следующий тип сканирующего устройства основан на использовании: вращающихся оптических клиньев. Клин с преломляющим уголом а, помещенный перед объективом, вызывает отклонение пучка лучей на угол Р, приближенно равный Р = (п - 1) , где п - показатель преломления материала клина. При вращении клина с угловой скоростью со вокруг оси 00, совпадающей с осью объектива (рис. 5.17, а), луч, прошедший через клин, описывает коническую поверхность, а точка встречи луча с фокальной плоскостью - окружность в пределах угла ± р.

Текущие координаты точки у = а cos Ш; г = а sin Ш.

Если два одинаковых клина вращать с разными скоростями щ и Шг-в противоположных направлениях, то точка будет перемещаться по кривой, описываемой системой уравнений:

J/ = {/1 + г/2 = 1 cos (Oit + 02 cos Ша; г = -f- Zs = at sin tuj + sin Переходя от декартовых координат к полярным (р, ф), находим р = Vv + 22=V(ai cos CDi-f-Os соч щ1)-\-(а^ sin mi-f-a.sin cogO-

В зависимости от отношений aja и (и-/щ получаются различные видЬ! траекторий сканирования, что иллюстрируется табл. 5.8 [12].

К недостаткам сканирующего устройства с вращающимися клиньями относя 1СЯ нелинейность развертки во времени и размытие кружка рассеяния, обусловленное движением клиньев. Конструкция устройства представ-иена на рис. 5. 17, б. Призмы диаметром 120 мм вращаются в одном направлении с частотами 100 и 101 с *. Это позволяет получить спиральную развертку содержащую 50 витков. Так как призмы несимметричны, они должны быть механически сбалансированы. Для этой цели служит вспомогательная балансная призма, имеющая форму диска. Оправы призм связаны с валом электродвигателя мощностью 600 Вт. Объектив-зеркальный и состоит из первичного параболического и вторичного плоского зеркал. Параболическое зеркало имеет диаметр 120 мм и фокусное расстояние 100 мм. Размер изображения в фокусе 0,4 мм, что меньше размера чувствительной площадки приемника излучения (1 мм).

(5.4>

Приемником служит сурьмянисто-индиевый фоторезнстор, работающий Т1ри температуре жидкого азота; пары азота подаются под давлением через отверстие к чувствительной площадке приемника, находящейся в сосуде Дьюара. Для предотвращения вибрации система охлаждения помещена в корпус из внброзащнтного материала (полнуретановая пена). Частота кадров 2 с-1, угол зрения 32°. Габариты устройства: длина 500 мм, диаметр 200 мм; масса около 35 кг.

Особую группу составляют сканирующие устройства инфракрасных при-€оров, устанавливаемых на перемещающихся в пространстве платформах {самолетах, вертолетах, космических летательных аппаратах). В этих устройствах применяют обычно строчную или коническую системы обзора земной поверхности. Нарве. 5.18, а изображено сканирующее устройство со строчной разверткой. Прн помощи барабана с зеркальными гранями последовательно просматриваются участки земной поверхности, ширина /, которых определяется мгновенным углом зрения, а длина - углом обзора. Перемещение с одной строки на другую происходит благодаря движению носителя.

Чтобы на выходе приемника излучения получить информацию о каждом объекте, находящемся в зоне обзора, необходимо, чтобы этот объект находился в пределах мгновенного поля зрения в течение времени ht, большего постоянной времени приемника т, т. е. А< > fe, т, где fe. - коэффициент запаса, больший единицы (обычно его принимают равным двум).

Рис. S.I7. Схема сканирования с помощью вращающегося оптического клина (а) и кон-9ТРУКЦИЯ сканирующего устройства (б): / - входное окно; 2 - вращающиеся оптические клинья, 3 плоское зеркало; 4 - зеркальный объектив; S - приемник излучения с крио-статом; 6 -элементы синхронизации; 7 - электродвигатель.