Тепловизионный преобразователь

Тепловизионный преобразователь относится к области тепловидения и может быть использована в системах охраны, в военной технике, в полиции, а также других областях деятельности человека для ночного видения. Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности быстрого монтажа тепловизионного преобоазователя в корпус тепловизора и демонтажа из него. Технический результат достигается тем, что включенные в тепловизионный преобразователь многоэлементный фотоприемник 4, электронный блок обработки сигнала 5 и блок воспроизведения видимого изображения 7 выполнены в виде единого модуля, а именно заключены в один общий для них корпус 1 с входным 2 и выходным 3 окнами, при этом блок воспроизведения видимого изображения 7 выполнен в виде микродисплея. Формула полезной модели имеет 7 пунктов Полезная модель иллюстрирована 2 фигурами чертежа.

Полезная модель относится к области тепловидения и может быть использована для ночного видения в системах охраны, в военной технике, в полиции, а также в других областях деятельности человека.

Известны используемые в приборах ночного видения электронно-оптические преобразователи, которые имеют вакуумированный корпус с окном, на которое с внутренней стороны нанесен фотокатод, преобразующий ИК-изображение в электронное. Электроны сформированные фокусирующими электродами в поток дают электронное изображение объекта на люминесцирующем экране, который превращает электронное изображение в оптическое [1].

Электронно-оптический преобразователь свободно устанавливается в корпусе прибора ночного видения. В случае необходимости неисправный электронно-оптический преобразователь может быть быстро заменен на пригодный к эксплуатации, что особенно важно при работе в полевых условиях, а также в критических ситуациях.

Недостатком электронно-оптических преобразователей является то, что при их использовании требуется некоторый минимальный уровень ночной освещенности (свет луны, звезд) или искусственная "подсветка" наблюдаемого объекта в ИК-лучах.

Наиболее близким по техническому результату и выбранным за прототип является используемый в тепловизорах тепловизионный преобразователь, состоящий из нескольких функционально связанных, но конструктивно независимых блоков.

Известный тепловизионный преобразователь включает многоэлементный фотоприемник, электронный блок обработки сигнала и блок воспроизведения видимого изображения. Вход электронного блока обработки сигнала электрически соединен с выходом многоэлементного фотоприемника, а выход электронного блока обработки сигнала электрически соединен со входом блока воспроизведения видимого изображения. [2].

Тепловизионные преобразователи могут работать ночью без "подсветки" наблюдаемых объектов как естественными источниками света (луна звезды), так и искусственными источниками ИК-излучения.

Однако современные тепловизионные преобразователи имеют и недостатки, к которым можно отнести то, что составные части функционально единого тепловизионного преобразователя, а именно многоэлементный фотоприемник,

электронный блок обработки сигнала и блок воспроизведения видимого изображения не оформлены конструктивно в единый модуль, что не позволяет осуществить в критических ситуациях быстрый монтаж и демонтаж неисправного тепловизионного преобразователя на пригодный к эксплуатации, установку тепловизионного преобразователя с другими техническими характеристиками, унифицировать технологию их изготовления.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности быстрого монтажа тепловизионного преобоазователя в корпус тепловизора и демонтажа из него, унификация технологии их изготовления

Технический результат достигается тем, что тепловизионный преобразователь включает многоэлементный фотоприемник, электронный блок обработки сигнала и блок воспроизведения видимого изображения, при этом вход электронного блока обработки сигнала электрически соединен с выходом многоэлементного фотоприемника, а выход электронного блока обработки сигнала электрически соединен со входом блока воспроизведения видимого изображения.

Для достижения технического результата многоэлементный фотоприемник, электронный блок обработки сигнала и блок воспроизведения видимого изображения выполнены в виде единого модуля, а именно заключены в один общий для них корпус с входным и выходным окнами. Блок воспроизведения видимого изображения выполнен в виде микродисплея, экран которого обращен в сторону выходного окна корпуса тепловизионного преобразователя, а фотоприемная поверхность многоэлементного фотоприемника обращена в сторону входного окна корпуса тепловизионного преобразователя.

Многоэлементный фотоприемник может быть выполнен в виде микроболометрической матрицы.

Корпус тепловизионного преобразователя может дополнительно содержать электроизолированные контактные площадки, электрически соединенные с выходом электронного блока обработки сигнала. Это дает возможность контроля за наблюдаемыми объектами используя как микродисплей, так и подключенный к данным контактным площадкам внешний монитор.

Для достижения технического результата необходимо иметь микродисплеи с высоким разрешением. Микродисплей может быть выполнен на основе жидких кристаллов.. Одной из разновидностью микродисплеев может быть также микродисплей, выполненный на основе тонкослойного эластичного материала с двухцветными электростатическими шариками [3]. Такой микродисплей имеет широкий угол поля зрения в отраженном свете, при этом контрастность составляет величину порядка 12:1. Микродисплей потребляет очень малую мощность. Микродисплей может быть выполнен на основе органических светоизлучаюших диодов [4]. Органические светоизлучающие диоды позволяют создать гибкие микродисплеи на пластиковых подложках с высоким разрешением,

причем как активные, так и пассивные. Им свойственны высокая надежность, широкий диапазон рабочих температур, моментальное включение и нечувствительность к вибрациям.

Одним из наиболее перспективных вариантов выполнения микродисплеев на основе органических светоизлучающих диодов является микродисплеи выполненные на основе светоизлучающих полимеров [5]. Они представляют собой тонкие облегченные конструкции с низким напряжением питания, малой потребляемой мощностью, высокой контрастностью, широким углом зрения и большим быстродействием.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где

- на фиг 1 изображен предлагаемый тепловизионный преобразователь в разрезе,

- на фиг 2 изображена схема установки тепловизионного преобразователя в корпусе тепловизора.

Тепловизионный преобразователь содержит (фиг 1) корпус 1 с входным окном 2 и выходным окном 3. Во входном окне 2 установлена микроболометрическая матрица 4 формата 320×240 пикселей. Внутри корпуса 1 за микроболометрической матрицей 4 последовательно установлены платы электронного блока обработки сигнала 5, включающего плату сопряжения 6 и микродисплей 7 с экраном 8, обращенным в сторону выходного окна 3.

На внешней поверхности корпуса 1 расположены электроизолированные контактные площадки 9, для подключения внешнего источника питания (на чертеже не показан) и контактные площадки 10 для подключения внешнего монитора (на чертеже не показан).

Тепловизионный преобразователь устанавливается (фиг 2) в корпусе 11 тепловизора, при этом входное окно 2 обращено в сторону объектива 12, а выходное окно 3 в сторону окуляра 13. Корпус 11 тепловизора имеет крышку 14 для быстрого монтажа и демонтажа тепловизионного преобразователя. Для возможности осуществления быстрого монтажа и демонтажа тепловизионного преобразователя возможно выполнение корпуса тепловизора разъемным.

Полезная модель работает следующим образом. Электрическое напряжение от внешнего источника питания (на чертеже не показан) подается на контактные площадки 9. Инфракрасное излучение от наблюдаемого объекта через входное окно 2 корпуса 1 попадает на фотоприемную поверхность микроболометрической матрицы 4. Микроболометрическая матрица 4 преобразует ИК-изображение объекта в систему электрических сигналов микроболометров, которые в электронном блоке обработки сигнала преобразуется в стандартный видеосигнал. Видеосигнал через плату сопряжения 6 электронного блока обработки сигнала 5 поступает на контактные площадки 10 и на микродисплей 7, преобразуясь на экране 8 в видеоизображение.

При подключении к контактным площадкам 10 внешнего монитора видеоизображение можно наблюдать и на нем.

Поскольку с другими блоками тепловизора, а именно с окуляром 13 и объективом 12 у тепловизионного преобразователя связь только оптическая, то при установке его в корпус 11 тепловизора и извлечении его из корпуса 11 тепловизора нет необходимости в осуществлении монтажа и демонтажа каких либо электрических или механических соединений. Для извлечения тепловизионного преобразователя из корпуса 11 тепловизора необходимо открыть крышку 14, выполненную в боковой поверхности корпуса 11.

Источники информации:

1 Лебедева В.В. Экспериментальная оптика М Изд-во МГУ 1994 г с 153.

2 Патент РФ №2097938 МПК H 04 N 5/33

3 Spraguc R Electronic paper combines programmability portabbility and reusability SPIE OE Magazin December 2001 p 30

4 Hardin W Tehnology an displey SPIE OE Magazin December 2001 p p 18-19 5Leadbeater M Polymers shine the light SPIE OE Magazin June 2002 p p 14-15

1. Тепловизионный преобразователь, включающий многоэлементный фотоприемник, электронный блок обработки сигнала и блок воспроизведения видимого изображения, при этом вход электронного блока обработки сигнала электрически соединен с выходом многоэлементного фотоприемника, а выход электронного блока обработки сигнала электрически соединен со входом блока воспроизведения видимого изображения, отличающийся тем, что многоэлементный фотоприемник, электронный блок обработки сигнала и блок воспроизведения видимого изображения выполнены в виде единого модуля, а именно: заключены в один общий для них корпус с входным и выходным окнами, при этом блок воспроизведения видимого изображения выполнен в виде микродисплея, экран которого обращен в сторону выходного окна корпуса тепловизионного преобразователя, а фотоприемная поверхность многоэлементного фотоприемника обращена в сторону входного окна корпуса тепловизионного преобразователя.

2. Тепловизионный преобразователь по п.1, отличающийся тем, что многоэлементный фотоприемник выполнен в виде микроболометрической матрицы.

3. Тепловизионный преобразователь по п.1 или 2, отличающийся тем, что микродисплей выполнен на основе жидких кристаллов.

4. Тепловизионный преобразователь по п.1 или 2, отличающийся тем, что микродисплей выполнен на основе тонкослойного эластичного материала с двухцветными электростатическими шариками.

5. Тепловизионный преобразователь по п.1 или 2, отличающийся тем, что микродисплей выполнен на основе органических светоизлучаюших диодов.

6. Тепловизионный преобразователь по п.4, отличающийся тем, что микродисплей выполнен на основе светоизлучаюших полимеров.

7. Тепловизионный преобразователь по п.1, отличающийся тем, что корпус дополнительно содержит электроизолированные контактные площадки, электрически соединенные с выходом электронного блока обработки сигнала.