формируемое объективом 9 в плоскости матричного приемника, можно перемещать по поверхности приемника в направлении перпендикулярном его строкам с помощью перемещения матричного приемника. (На позиции 10 и 10a направления перемещения показаны стрелкой). Кроме того, матричный приемник можно также прецизионно перемещать вдоль оси Z, совпадающей с оптической осью пучка, для того, чтобы помещать преемник в плоскость изображения в случае изменения фокусного расстояния объектива. Зеркало 1 может прецизионно поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа, и предназначено для сканирования сцены 11.

Рис. 5

Оптическая схема спектрального фильтра изображения

1- первое настроечное поворотное зеркало; 7 - блок прямоугольных диафрагм, ограничивающих плоский угол до величины 2фмах;; 2- поляризатор, пропускающий компоненты входящего излучениям с плоскостью поляризации параллельной плоскости чертежа; 8- пластина из InAs, поглощающая излучение с X < 3..8 мкм; 3 - пластина из KCl; 4- второе настроечное поворотное зеркало; 5 - пластины из BaF2; 6- пластина из Ge. 9-объектив тепловизора, 10- матричный приемник тепловизора 11-наблюдаемый объект.

Фильтрация длин волн с помощью этого устройства осуществляют следующим образом: Определяют длину волны Xm « 10мкм для которой выполняется равенство d9к1(Xm = 10 мкм) / dX « ^^(Xm = 10 мкм) / dX « 0.2 град / мкм

Рассчитывают 9к1(Xm = 10 мкм) и 9к2(Xm = 10 мкм) и настраивают зеркала 1, 6 и пластины 3 и 5 таким образом, чтобы обеспечить углы падения оси фильтруемого пучка на каждую из границ раздела сред соответственно равными: 9к1(Xm = 10 мкм) и 9к2(Xm = 10 мкм).

Выбирают коротковолновую X1 и длинноволновую X n границы спектрального диапазона, в котором находятся фильтруемые длины волн X1 и Xn, так чтобы выполнялось соотношение: ^^(Xn) -9^X1) I * ^^(Xn) -9^X1).

Вычисляют: 9^(Xn) ,9^(X1) , 9к2(Xn) , 9^(X1) и 2- фмах * I 9^(Xn) -9ri(X1) I * I 9к2(Xn) -9^(X1) . Где: 9к1(Xn), 9^X1), 9к2(Xn), 9^X1) -критические углы полного внутреннего отражения, соответственно, для первой и второй пар оптических сред. Устанавливают такие диафрагмы, чтобы обеспечить расчетное значение 2- фмах.

Далее для того, чтобы зафиксировать отфильтрованное изображение устанавливают фокусное расстояние объектива 9 так, чтобы X1 и Xn попадали на крайние строки матрицы.

Рассмотрим работу устройства на следующем примере.

Пусть требуется выделить из исходного полихроматического пучка монохроматические лучи с длинами волн, попадающими в спектральный диапазон от X1 =5.5 мкм доXn=15.3 мкм, причем пусть направление распространения

монохроматического луча с длиной волны Xm=10 мкм должно совпадать с оптической осью исходного полихроматического пучка (т.е. ф « 0).

Для выбранного спектрального диапазона по соотношениям, приведенным выше определим:

9кl(Xn)=44.790; 9кl(X1)=42.790 ; 9^X111) = 43.498° ; 9к2(Xn)=19.20; 9к2(X1)=21.20; 9^X111) = 20.495° и фмах * I 9^(Xn) -9^(X1) I * I 9^(Xn) -9^(X1) I * 20,

Все элементы спектрального фильтра изображений(зеркало 1; пластина 3;

зеркало 4; пластина 6), юстируют таким образом, чтобы пучок, принимаемого полихроматического излучения, распространяющийся в пределах угла, ограниченного в плоскости чертежа блоком диафрагм 7, падал внутренние грани пластины 3 таким образом, чтобы угол между оптической осью пучка и первой границей раздела, образуемой гранью пластины 3 и воздухом, был равен критическому углу 9к1(Xm) = 43.498о для излучения с длиной волны Xm = 10 мкм и после прохождения пластины 3 падал на внутренние грани пластины 6 таким образом, чтобы угол между оптической осью пучка и второй границей раздела, образуемой гранью пластины 6 и пластиной 5, был равен критическому углу 9к2(Xm) = 20.495о для излучения с длиной волны Xm = 10 мкм.

Объектив 9 и матричный приемник 10, (показанные для того, чтобы пояснить возможность использования этого СФИ для фильтрации излучений, принимаемых тепловизором) устанавливают таким образом, чтобы луч, совпадающий с осью пучка (луч фт* 0 ), фокусировался в центре матричного приемника. При выполнении этих условий

строка, расположенная в центре матричного приемника (на позиции 10а эта строка показана более толстой пунктирной линией) будет принимать излучение от оптически сопряженных с ней точек наблюдаемого объекта на длине волны Ат = 10 мкм.

На рис. 6 показаны зависимости относительной интенсивности излучений монохроматических лучей от длины волнына выходе спектрального фильтра

изображений, рассчитанные для лучей, распространяющихся под различными углами ф к оси исходного полихроматического пучка. (При расчетах зависимостей, приведенных на рис. 6 предполагалось, что интенсивность излучения на входе СФИ не зависит от длины волны).

Зависимости относительной интенсивности излучений монохроматических лучей от длины волны на выходе спектрального фильтра изображений, рассчитанные для лучей, распространяющихся под различными углами ф к оси исходного полихроматического пучка. R1( для ф = - 0.7080), R2 ( для ф = - 0.5080), R3 ( для ф = - 0.2080), R4 ( для ф = 00), R5 ( для ф = 0.2920), R6 ( для ф = 0.7920), R7 ( для ф = 1.2920).

Излучение, падающее на отражающие грани пластины 3 под углом 42.790 и далее на отражающие грани пластины 6 под углом 21.20 ( лучи ф1), будет иметь (после прохождения пластин 3 и 6) длину волны А1 = 5.5 мкм и облучать крайнюю левую строку матричного приемника (позиция 10а). (На рис. 6 показана расчетная зависимость R1 относительной интенсивности этого излучения от длины волны.) Излучение, падающее на отражающие грани пластины 3 под углом 44.790 и далее на отражающие грани пластины 6