Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
= (10.42)
Аргументами этих функций могут быть вектор циклической (f ) или круговой (сор) пространственной частоты или его ортогональные составляющие ifx,fy,(ox,(ay).
Рассмотрим, как определяются отдельные составляющие G03c(Zp).
Передаточная функция оптической системы рассматривалась выше [см. формулы (10.20) и (10.21) в § 10.4].
Передаточная функция анализатора является Фурье-преобразованием функции, описывающей закон распределения пропускания (для растровых анализаторов) или чувствительности (для анализаторов
- МПИ).
Передаточную функцию многоэлементного приемника излучения
— анализатора изображения часто удобно представлять в виде произведения функции, учитывающей геометрию чувствительного слоя HpneMHHKaAr(Zp), и функции Aebl6(Zp), описывающей процесс пространственной выборки, осуществляемой МПИ. Для прямоугольной формы элементов МПИ функция AJifxJy) полностью аналогична St(fx,fy) [см. формулу (10.35)].
Функция Abh6(Z ) определяется периодом выборки. В общем виде она имеет вид
4,ы6(/р)=TpSinc(TpZp), (10.43)
где Tp — период выборки по направлению р, выражается обычно в единицах либо угла (рад или мрад), либо линейной координаты (м или мм). Если период выборки равен периоду структуры МПИ, то двумер-
295 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
ная функция ABM6(fx,fy) имеет вид
Лыб (My) = X1YtSmc(Xfx)Bmc(Yfy). (10.44)
где, как и ранее, X' и У — периоды структуры МПИ по ортогональным осям х' и у'.
Если в качестве МПИ используется ПЗС, то следует в выражение Ar(Zp) добавить сомножитель Аэф(/р), учитывающий эффективность переноса зарядов в ПЗС, т.е.
A(fP) = Л (fP)' А,ы6 (Zp) • Л* (fp)- (10.45)
Как отмечалось в § 10.7, для одномерного ПЗС-приемника (линейки) составляющая A3ljj(Zp) может быть рассчитана по формулам (10.39) или (10.40). При работе МПИ в режиме задержки и интегрирования (см. § 8.1) в (10.45) добавляется еще один сомножитель, рассчитываемый по формуле (10.41).
Передаточная функция электронного тракта определяется фазовыми сдвигами сигналов, а также ограничениями спектра сигнала (искажениями формы), имеющими место в отдельных его звеньях.
Иногда K3(fp) представляют в виде произведения передаточных функций приемника излучения, усилителя, преобразователей типа «аналог-цифра» и «цифра-аналог» и других звеньев, рассматривая раздельно их влияние на спектр сигнала. Переход от пространственных частот fx, и fy к временной частоте f, являющейся аргументом этих функций, и обратный переход для случая сканирования с постоянной скоростью достаточно прост. Например, при сканировании малоразмерного изображения вдоль оси х со скоростью vx
fx = f/Vx = Idflv-X •
где Xd — время пребывания изображения размером а (по оси х) на элементе приемника.
Учитывая большое разнообразие электронных трактов различных ОЭП, невозможно привести сколько-нибудь общее выражение для
ВД-
Иногда на начальных стадиях расчета ОЭП в качестве передаточной функции электронного тракта принимают следующее выражение:
-иг
t
где показатель степени п определяется типом электронного фильтра. Так, для простейшего отсекающего фильтра п = 1, для простого полосового фильтра п — 2, для низкочастотного фильтра, устраняющего явление наложения частот (фильтр Баттерворта) п = 4.
*э(/Р)=Г HfJufn
296 Глава 10. Обобщенные структурные схемы оптико-электронных приборов
В тех случаях, когда граничная частота в спектре сигнала не превышает частоты Найквиста fpN, иногда принимают
kKU) = 1- (10.47)
При использовании в составе ОЭП звена, реконструирующего (восстанавливающего) изображение (см. § 10.2), в качестве K3(fp) используют выражение
= sinc(f//o)sinc(^jj, . (10.48)
где fg — центральная частота полосы пропускания реконструирующего фильтра (частота восстановления).
Передаточную функцию системы отображения, например, дисплея или другого видеоконтрольного устройства, часто описывают га-уссовской функцией вида [14]
Kco(f,) = exp(-0,5a2mf*), (10.49)
где стт = 0.54scTp, Scrp — расстояние между строками видеоконтрольного устройства.
В случае включения в систему человека-оператора, т.е. при работе ОЭП в полуавтоматическом режиме, в число составляющих включают передаточную функцию глаза человека-оператора Krji(fp). Иногда эту функцию представляют в следующем виде:
M/p) = exp[-i), (10.50)
где Г = 1,4445 - 0,34407 Ig L0 + 0,039457 (lg L0)2 + 0,0019652 (lg L0)3, L0 —- средняя яркость экрана дисплея, V — увеличение системы, с которой работает глаз.
Для расчета -Kra(Zp) используют также следующее выражение:
^) = ^(??^)' (10.51)
где Zp тах — пространственная частота (мрад1), на которой Xra(Zp) имеет максимум. В пространстве объектов для глаза часто принимают 0,3 МраД1.
Передаточная функция системы стабилизации линии визирования (оптической оси ОЭП) учитывает размытие изображения, а следовательно, и ухудшение разрешающей способности ОЭП из-за вибраций основания, на котором стоит прибор, нестабильности параметров сканирующей системы и ряда аналогичных по своему действию факторов.
