Тема 10 . Оптические системы оэп. Назначение оптической системы. Линзовые, зеркальные и зеркально-линзовые системы в приемном и передающем трактах оэп Оптические системы оэп

Оптическая система является одним из наиболее важных узлов ОЭП обеспечивающим:

- требования энергетических соотношений, заданного уровня сигнала, заданного отношения сигнал/шум, формирование рациональной структуры пучка лучей, спектральный состав потока, приходящего на фотодетектор;

- получение изображения наблюдаемых объектов или ролей требуемого качества, то есть обеспечение достаточного пространственного, спектрального, временного и энергетического разрешения;

- выделение полезных оптических сигналов на фоне помех и определение их характерных признаков (необходимо достаточное разрешение по одному или нескольким параметрам оптического сигнала).

В зависимости от решаемой задачи ОЭС содержит как передающую, так и приемную оптические системы.

Рис. 1. Приемно-передающая система ОЭС

Передающая оптическая система используется для формирования диаграммы излучения определенной формы, для обеспечения сбора максимально возможного потока излучения от источника, для рационального обеспечения соотношения между площадью сечения пучка и геометрическими параметрами модулирующего элемента.

Оптическая система содержит конденсор, установленный перед источником излучения и объектив, формирующий это излучение в направлении облучаемого объекта. В оптическую схему могут быть введены оптический фильтр, между конденсором и излучателем и модулятор, устанавливаемый между конденсором и объективом.

Приемная оптическая система используется для сбора потока излучения, отраженного от исследуемого объекта и формирования его на чувствительной площадке фотодетектора, обеспечивает пространственную и спектральную фильтрацию потока излучения, разделение потока на несколько каналов, либо суммирование потоков от различных источников, обеспечивает первичную обработку с целью снижения фоновых излучений и повышения отношения сигнал/помеха. В оптическую схему входят объектив, оптический фильтр, конденсор, делительное (суммирующее) устройство.

Оптические системы оптико-электронных приборов используемых в современной технике создаются на базе линзовых, зеркальных и зеркально-линзовых оптических систем (иногда называемых диоптрическими, катоптрическими и катодиоптрическими).

Линзовые системы

Наиболее часто используемая линзовая система состоит из объектива и конденсора. Иногда применяется и более простая, содержащая только линзовый объектив.

Для простой линзовой системы характерно смещение изображения в фокальной плоскости при смещении объекта в пространстве предметов.

Поэтому при работе по движущимся объектам необходимо либо значительно увеличивать площадь чувствительной площадки фотодетектора, либо перемещать ее синхронно с изображением, либо использовать многоэлементные фотодетекторы. Для преодоления перечисленных трудностей применяют оптическую схему с конденсором. Конденсор собирает энергию излучения, прошедшую через растр анализатора изображения на чувствительную площадку фотодетектора, которая засвечивается полностью, снижая влияние неравномерности чувствительного слоя фотодетектора.

Рис. 2. Линзовая система

Линзовые системы чаще применяются в видимой часть спектра и ближнем ИК-диапазоне. На длинах волн более 3 мкм, применение затруднительно из-за больших хроматических аберраций и ограниченного выбора материала с разнообразными показателями преломления, для компенсаций аберраций.