Электрооптические системы. Инфракрасные системы формирования изображения (VIR), страница 3

Если нет передвижения датчика относительно цели (например, в геостационарных спутниках), то необходима другая механика для сканирования, которая позволяла бы осуществлять построчный охват картинки. Такой метод называется циркуляционнымсканированием, его схема изображена на рис. 6.7. Полное изображение определенной части Земли система, изображенная на рис. 6.7, получает за 20—50 мин.

.

Пространственное разрешение

            Как было указано в п. 2.7, угловое разрешение систем формирования изображений ограничивается эффектами дифракции. А в п. 5.4.1 было определено пространственное разрешение для фотографических систем. Оно ограничивается как разрешающей способностью оптической части системы, так и разрешающей способностью применяемой в системе пленки. Пространственное разрешение дистанционных систем формирования изображений можно приравнять к таковому дистанционных фотографических систем, заменив разрешающую способность пленки пространственным разрешением датчика. Так как датчик имеет конечные размеры и так как сигнал, получаемый от датчика, зависит от интенсивности излучения, то пространственное разрешение не может быть лучше, чем величина датчика, проецируемая через оптическую систему на поверхность Земли. Если фокусное расстояние оптической системы равно f, размер датчика равен а, а высота, на которой расположен датчик, равна Н, то пространственное разрешение дистанционной системы формирования изображений будет равно Ha/f.

Спектральное разрешение

Большинство систем дистанционного формирования изображения, предназначенных для обозрения поверхности Земли, имеют различные диапазоны длины волны воспринимаемого излучения. Количество спектральных полос варьируется от нескольких штук до нескольких сотен. Требуемое количество спектральных полос обеспечивается фильтрами. Наиболее высокое спектральное разрешение достигается применением призм или дифракционных решеток.

Дисперсия на призме проиллюстрирована на рис. 6.8. Отклонение каждого луча зависит от его длины волны и определяется законом Снеллиуса (см. уравнение (3.30)). Угловая дисперсия не так велика — угол между голубым лучом (0,40 мкм) и инфракрасным излучением (1,0 мкм) составляет порядка от 5° до 10°.

Дисперсия широкополосного излучения с помощью дифракционной решетки проиллюстрирована на рис. 6.9. Сама дифракционная решетка состоит из большого количества параллельных линий из стекла или полированного металла. Линии расположены на одинаковом расстоянии друг от друга d. Угол отклонения луча на дифракционной решетке определяется по формуле:

Угол отклонения зависит от значения n, которое называется порядком спектра. Если п = 0, то  = 0 для любой длины волны, а спектр называется спектром нулевого порядка и является спектром падающего излучения. Угол отклонения также зависит от расстояния между линиями дифракционной решетки d. Чем меньше d, тем больше угол отклонения. Если d = 1,3 мкм, то угол отклонения будет равен 15° для спектра первого порядка. Это в три раза лучше, чем дифракция на призме. Угол отклонения увеличивается с увеличением порядка спектра, однако с увеличением порядка спектра уменьшается диапазон воспринимаемых длин волн излучения. Это необходимо учитывать при проектировании спектрометров.

Основные области применения изображений, полученных дистанционными системами