Рис. S.I9. Сканирующее устройство с конической разверткой.

Рис. 5.20. Сканирующее устройство с вращающейся усеченной зеркальной пирамидой; i - миогоэлемеитиый (линейный) приемник излучения; 2 -объектив; 3 -зеркальная пирамида; 4 - двигатель для вращения пирамиды.

Лриемшк идлучения

Рис. 5.19

ВЫСОКИХ значениях DJDo6, что связано с большими габаритами зеркальной пирамиды [14].

В некоторых конструкциях сканирующих устройств используют комбинацию колеблющегося плоского зеркала и вращающейся призмы, расположенных в сходящемся пучке лучен. Вращением 2W-rpaHHofi (Л^ > 2) призмы вокруг осн, перпендикулярной направлению развертки, может быть получено сканирование в одном направлении. При этом неизбежно увеличение кружка рассеяния в изображении точечного источника. Даже в исходном положении, когда грани призмы перпендикулярны оптической оси объектива, возникают большие аберрации, возрастающие с увеличением толщины призмы, т. е. расстояния по перпендикуляру между противоположными гранями, числа граней и угла сканирования. Так, например, четырехгранные призмы из германия, кремния и стекла ИКС-23 толщиной около 30 мм увеличивают кружок рассеяния в изображении точки на оси для основной длины волны на 0,980, 1,55 и 2,3 мм соответственно. Эти аберрации могут быть уменьшены применением сложной оптической системы, включающей несколько линз.

Формула, связывающая угол сканирования ф с толщиной призмы d, имеет вид:

d С08(р-}-Ц)

1еф =

COSH

cos(p-f )

sin2 (Р+н)

(5.9)

о 4 21 Сканирующее устройство с колеблющимся плоским зеркалом и вращающейся /! ;моа пасположениыми в параллельном пучке лучей: 1, 7 - отражательные зеркала;

Клюшееся с частотой 16 Гц; 3 - призма, вращающаяся со скоростью 400 c-i; 5, 7 - лиизы: отражательное зеркало: В - приемник излучения; 9 - корпус. т, к 22 Сканирующее устройство с колеблющимся плоским зеркалом и вращающейся

; мпй' пасположсиными в параллельном пучке лучей; 1, 7 - отражательные зеркала^ пиймник излучения; 3 - зеркальный объектив: 4 - колеблющееся зеркало; 5 - кулачковый механизм; 6 - двигатель привода зеркала; 8-двигатель привода призмы; S - призма.

Рис. 5.21

где Р - угол наклона грани к оси оптической системы; и - угол между направлением луча, падающего на призму, и осью объектива; п - показатель преломления материала призмы.

Максимальное значение угла сканирования определяется соотношением: фмако = я (/V - 2)/2 N, где N - число граней призмы.

Результаты расчета хода лучей через призмы, изготовленные из различных материалов и расположенные за объективом, показали, что между углом сканирования и углом поворота призмы существует линейная зависимость. Аберрации при сканировании растут значительно. В изображение заданной точки приходит не вся энергия, падающая на объектив, а только часть ее. Так, при крайнем положении, когда углы призмы совпадают с осью объектива, эта часть составляет около

50%. Отмеченные недостатки окупаются преимуществом метода: простотой механических элементов, малой скважностью и небольшими размерами призмы.

Схема сканирующего устройства изображена на рис. 5.21. Кадровая развертка с частотой 16 кадров в секунду осуществляется колеблющимся плоским зеркалом, а строчная - призмой, вращающейся с частотой 400 с-К В тех случаях, когда не требуется большая апертура объектива, вращающаяся призма может быть помещена перед объективом в пучке параллельных лучей, как это сделано во французском тепловизоре, предназначенном для меди-

Рис 5.22

цинскнх целей (рис. 5 22). Сканирующее устройство дает 100 строк разложения с частотой кадров 2 c-i; угол зрения системы 24 x 32°, мгновенный угол зрения 4 мрад [36].

На рнс. 5.23 изображены две идентичные схемы сканирующих устройств для сканирования поля круглой формы по розеточной траектории. В обоих случаях фокусирующее зеркало приводится во вращение и изменяет положение своей оптической оси в пространстве прн помощи специального механизма. Этот механизм (рис. 5.23, а) состоит из двигателя 6 и планетарной зубчатой передачи, включающей в себя две системы шестерен: Б - 7 - И - 12 к 5 - 7 - 8--10 - 3. Ось вращения зеркала ВВ наклонена к осн OF под углом а,; оптическая ось зеркала АА составляет с осью его вращения угол а, = ttg. При вращении ротора двигателя оптическая ось зеркала совершает сложное движение, вращаясь вокруг осн ВВ с угловой скоростью coi и перемещаясь одновременно относительно осн OF со скоростью саа. В результате сложения этих движений проекция оптической осн зеркала описывает в плоскости, перпендикулярной оси OF фигуру типа эпициклоиды. В момент пересечения оптической осью теплонэлучающего объекта излучение фокусируется зеркалом на приемник /. Положение осн зеркала в пространстве в каждый момент времени определяется при помощи потенцнометрическнх датчиков и 9.

В схеме рис. 5.23, б фокусирующее зеркало 13 жестко связано с осью шестерни 15, которая вращается вокруг своей осн и обкатывается вокруг шестерни 16. Последняя приводится во вращение электродвигателем 6 через передачу 17 - 18. При вращении ротора двигателя зеркало вращается вокруг оси ВВ; так как оптическая ось зеркала на совпадает с этой осью, то луч, идущий по оси ВВ, описывает конус, вращающийся вокруг оси ОС. В зависимости от выбранных передаточных чисел зубчатых передач траектория сканирования получается спиральной или розеточной. Предпочтение

Рис. Б.23. Оптико-мсханичсскис устройства для скаиироваиия поля круглой формы па розеточной траектории.