2.6.3 Устройство стабилизации с вращающимися оптическими клиньями

Применяются в тех случаях, когда необходима высокая точность. Рабочий угол компенсации до 20^о. Одна из разновидностей – это призма Рошона-Гершеля, которая состоит из двух одинаковых клиньев (Рис.4), вращающихся вокруг оптической оси с одинаковыми скоростями, но в противоположных направлениях. Такие устройства называют оптическими компенсаторами.

В этом случае угол отклонения оптического луча имеет зависимость

æ = 2∙θ∙(n–1)∙sinω (19)

ǽ = 2∙ θ(n–1)∙ώ∙cosω,

Рис.4

где ω – угол поворота клиньев относительно положения, в котором клинья образуют плоскопараллельную пластину.

Скорость смещения изображения в фокальной плоскости равна:

V_из = 2∙f`∙θ∙(n–1)∙ώ∙cosω (20)

Из (20 видно, что компенсацию скорости движения изображения можно обеспечить путем изменения угла клиньев θ и углом поворота ω.

При этом возникает погрешность, вызванная боковым смещением изображения (V_из┴.)

æ_┴ = 2∙θ³∙(n–1) sinω cos²ω∙ (21)

ǽ_┴ = 2∙θ³∙(n–1)∙cosω∙(1–3∙sin²ω)∙ώ (22)

Для устранения этого недостатка необходимо выполнить условие

1–3∙sin²ω = 0, (23)

Условие æ_┴ =0 при разворотах клиньев на углах: ω= , ω=0=/2. Кроме этого применяют технологические средства: набор склеенных клиньев (Рис.5) с различными показателями преломления [3,c.68].

Рис.5

Лекция№6

7. Композиционные устройства стабилизации, работающие в параллельных и сходящихся пучках.

1.Плоское зеркало и клин, образованный линзами.

Рис.6

æ = 2∙n∙θ∙(n–1) (24)

2. Телескопическая система и оптический клин.

Рис.7

1 – плоскопараллельные пластины, 2 – цилиндр кювета , 3 –афокальная система, 4.–объектив.

æ = Г∙(θ – θ/n) , (25)

при æ= θ_BX = θ

условие стабилизации положения изображения:

(Г – 1)∙(n – 1) = 1 (26)

при n_ж = 1.33 , Г = 4

Рис.8

3.Клин и афокальная система

Рис.9

1,4 – неподвижные линзы 2,3 – подвижные линзы

5 – афокальная система 2,3,5 – подвижный блок

Условие стабилизации положения изображения:

(n₁ – 1)∙Г–(n₂ – 1) = 1 (27)

n₁ = n₂ = n – с одной парой линз

(n – 1)(Г–1) = 1 (28)

4.Последовательное соединение двух телескопических систем, между которыми располагается клиновый компенсатор.

Рис.10

Условие стабилизации положения изображения:

Г₁(n – Г₂) = 1 (29)

8. Устройства стабилизации с прецизионными оптическими элементами

Кроме рассмотренных выше способов управления оптическими элементами существует и ряд других [3,c.84 - 112] Самостоятельно. Это:

1. Устройства стабилизации с волоконно-оптическими элементами.

2. Устройства стабилизации с использованием элементов объектива:

а) В зеркальных объективах

б) В линзовых объективах применяют управление в том случае, если система содержит апланатические поверхности.

3. С помощью зеркал и применения призм Дове, Брюстера-Амечи и телескопических линз для компенсации поворота изображения в параллельных пучках.

4. Устройства стабилизации посредством смещения фотоприемника.

5. Электронные устройства стабилизации изображения, где применяются электронно – оптическими преобразователи (ЭОПы) и телевизионные трубки, в которых стабилизация осуществляется посредством управления электростатическим (телевизионные трубки) и электромагнитным (ЭОПы) полями этих систем. Наиболее перспективным является компенсация движения изображения, осуществляемая путем синхронного смещения сигналов ПЗС – приемников, тактовая частота этого смещения управляется датчиками смещения изображения. В этом случае можно оценить качество изображения (или определить требования к параметрам системы), используя ФПМ сдвига изображения

,

где =(2l_x)^-1 – частота Найквиста, l_x – размер элемента ПЗС в направлении сканирования, М – число элементов в столбце, V – разность между скоростями движения изображения и скоростью перемещения зарядовых пакетов (V). Из этой зависимости следует, что допустимый сдвиг(_сд) не должен превышать величины [3,c.109]

_сд l_x3