Линзовые системы

Рациональная линзовая оптическая схема состоит из объектива и конденсора. Можно применить, и более простую схему, содержащую только линзовый объектив, но и в этом случае приемник излучения нужно расположить в одной и той же фокальной плоскости объектива. Конструктивно это затруднено. Кроме того, при отклонении цели от оси оптической системы ее изображение перемещается в фокальной плоскости объектива. Если приемник установлен в этой плоскости и имеет одну площадку малых размеров, то его необходимо непрерывно перемещать в мгновенную точку падения лучей на значительные расстояния в пределах линейного поля зрения объектива. Это усложняет конструкцию (см. рис 1.2).

Необходимость перемещения приемника отпадает, если его площадь увеличить до размеров линейного поля зрения объектива. При одноэлементном приемнике это приведет к недопустимому снижению дальности действия и точности определения координат цели прибором из-за падения чувствительности приемник лучистой энергии (ПЛЭ) в связи с увеличением шумов от фонов и в связи с вариациями сигнала при перемещении изображения цели по слою, всегда имеющему некоторую неравномерность чувствительности.

Для преодоления перечисленных трудностей рационально применять оптическую схему с конденсором, где приемник лучистой энергии ставится за конденсором. Конденсор собирает энергию, прошедшую на чувствительную площадку приемника значительно меньших размеров, чем в оптической системе без конденсора. При этом лучистый поток засвечивает всю чувствительную площадку приемника, снижая шумы от неравномерности чувствительности ее слоя.

Объективы ИК диапазона с указанием материала из которого сделана линзы.

Выводы: Крупные линзы имеют большую массу и создают значительные потери лучистой энергии за счет поглощения в среде, поэтому линзовые схемы в ОЭC менее распространены, чем зеркальные и зеркально линзовые.

Зеркальные оптические системы

Основные преимущества применения зеркальных оптических элементов достигаются при употреблении деталей с наружным отражающим слоем, когда лучистый поток не проходит сквозь тело оптической детали, являющейся подложкой зеркального слоя. Подложки зеркал можно изготовлять из материалов, непрозрачных в рабочем спектральном диапазоне канала связи.

Для повышения коэффициента полезного действия оптической системы зеркальный слой должен обладать максимальной спектральной отражательной способностью в рабочем интервале длин волн канала связи.

Простейший конструктивной схемой зеркальных оптических можно выполнить в виде одного зеркала, установленного отражающей поверхностью в сторону источника излучения и переднем расположении приемника лучистой.

Вогнутое зеркало характеризуется в основном диаметром действующего отверстия D, фокусным расстоянием f от вершины отражателя О до главного, фокуса F, в котором сходятся лучи, падающие на зеркало параллельно его оптической оси, а также телесным углом охвата с вершиной в главном фокусе, опирающимся на площадь круга действующего отверстия. Величина телесного угла охвата вогнутого зеркала определяется формулой , где f_охв – плоский угол охвата с вершиной в главном фокусе, оперяющийся на диаметр действующего отверстия.

Приемник лучистой энергии устанавливают, как правило, в главном фокусе отражателя. При конечных размерах чувствительной площадки приемник лучистой энергии воспринимает и часть лучей, падающих непараллельно-оптической оси в пределах угла 2w_мгн = D_n/f, равного отношению диаметра чувствительной площадки приемника лучистой энергии к фокусному расстоянию зеркала. Угол 2w_мгн называется углом мгновенного поля зрения.

Наибольшее распространение на практике получили сферические зеркала в связи с относительной простотой их изготовления. Основной их недостаток – это наличие сферической аберрации (ухудшению качества изображения). Параболические зеркала, не создают сферических аберраций.

Существенными недостатками однозеркальных оптических систем являются трудность аберрационной коррекции, а также необходимость установки приемника лучистой энергии перед зеркалом на пути лучистого потока от цели. Детали привода анализатора и корпус приемника и его охлаждающего устройства в этом случае не пропускают часть излучения, снижая тем самым эффективный размер отверстия оптической системы

Двухзеркальная оптическая система. В простейшем виде его схема состоит из основного вогнутого зеркала с отверстием в центральной зоне и второго зеркала, называемого контр рефлектором. Контррефлектор может быть плоским или криволинейным.Приемник излучения устанавливается за основным зеркалом.

Важным конструктивным преимуществом двухзеркальных оптических систем являются их меньшие габариты вдоль оси, что позволяет значительно сократить габариты всего прибора.

 

Схема зеркальной оптической системы:	Схема двухзеркальной оптической системы с коническим зеркальным конденсором
1 – контррефлектор; конденсатором:	1– выпуклое зеркало;
2 – основное зеркало;	2 – вогнутое зеркало;
3‑плоскость расчета анализатора изображения;	3– входное отверстие;
4 – приемник лучистой энергии;	4 – конденсор («ловушка»);
	5 – ПЛЭ; 6 – модулирующий растр.

Выводы:К преимуществам зеркальных систем относят компактность и дешевизну конструкции, отсутствие хроматических аберраций и высокий коэффициент отражения.

Существенным недостатком зеркальных оптических систем являются вынужденное экранирование центральной части лучистого потока, а также необходимость их герметизации дополнительным прозрачным защитным элементом.