Сканирование плоским зеркалом

Часто, для перемещения направления визирования в пространстве используются плоские зеркала, расположенные на оптической оси. В зависимости от траектории движения мгновенного угла поля зрения выбирается и способ закрепления зеркала. При построчном сканировании зеркало устанавливается перед объективом под углом  к оптической оси так, что = ₀= 45^o и колебание зеркала осуществляют вокруг оси NN на угол  . При таком расположении сканирующего элемента перемещения мгновенного угла поля зрения в плоскости расположения объекта характеризуется координатами x и y связанными с углами отклонения сканирующего элемента x= L_otg, y = L_otg =(L_o/Cos)tg, где =2 - угол поворота мгновенного угла поля зрения. Как видно из приведенных соотношений, смещение луча по оси y при =0 и при 0 отличаются на y, то есть растровое поле отклоняется от прямоугольной формы. При =_max относительные отклонения равны:

.

Для малого _max Cos_max=1-(²_max/2) и относительные отклонения .

Другой особенностью такого метода сканирования является неравномерность скорости движения луча по полю, относительные изменения которой вдоль одной из координат можно представить в виде:

(4)

Так как зеркало расположено под углом к оптической оси его размеры должны выбираться исходя из соотношения D_max=(h +D_об)/Sin , где h- расстояние от центра зеркала до центра оптической системы, а  - угол мгновенного поля зрения.

Сканирование оптическими клиньями

Известно, что оптическая призма с углом  при вершине отклоняет проходящий через нее пучок лучей к основанию. Величина угла отклонения пучка может быть вычислена из известного соотношения Sini/Sinr = n , где i - угол падения луча на входную грань призмы, r - угол преломления луча , n - показатель преломления материала призмы. Полный угол отклонения луча выходной грани призмы будет равен сумме углов отклонения на входной и выходной гранях призмы =i₁-r₁+r₂-i₂=r₁(n-1)+r₂(n-1)=(n-1)(r₁+i₂).

Для призмы угол  при вершине может быть представлен как сумма углов i₁ и r₁ . Как видно из рис. 1 , углы A и С при основании призмы можно выразить через углы (/2-r₁) и (/2-i₂), соответственно. Тогда полный угол отклонения может быть представлен в виде = (n-1). Поэтому если оптический клин вращать вокруг падающего на его входную грань пучка лучей, выходящий луч будет вращаться по образующей прямого кругового конуса с углом при вершине 2= 2(n-1). Перемещение луча в пространстве в различных направлениях осуществляют двумя последовательно расположенными клиньями, установленными под углом  между направлениями их вершин. Такая система отклоняет луч как некоторый эквивалентный клин с углом при вершине равным _экв =2Cos(/2), где  - угол установки клиньев. Следовательно, суммарный угол отклонения лучей будет равен

(5)

При вращении клиньев в противоположных направлениях с одинаковой скоростью, луч на выходе будет двигаться по прямой, ориентированной в пространстве в зависимости от угла установки клиньев. При вращении клиньев в одном направлении луч на выходе вращается по окружности диаметр которой пропорционален углу начальной установки клиньев.

Рис. 1 а) - оптическая призма, б) - оптический клин, в) - сканирование клиньями