Активно-импульсный телевизионный прибор
Полезная модель относится к оптико-электронной технике, а именно, к приборам для наблюдения объектов при пониженном уровне естественной освещенности и направлена на повышение помехозащищенности и работоспособности прибора от внешних фановых помех при наличии в поле зрения ярких источников излучения.
Указанный технический результат достигается тем, что в прибор, состоящий из блока наблюдения, содержащего последовательно установленные и оптически сопряженные приемный объектив, электронно-оптический преобразователь (ЭОП), оптику переноса, передающую телевизионную камеру, подключенную к видеомонитору, блока импульсного подсвета, содержащего блок управления и оптически сопряженные формирующий объектив и лазерный излучатель, соединенный управляющим входом с устройством управления затвором через блок управления и синхронизатор, подключенный первым выходом к входу блока управления, вторым выходом - к управляющему входу ЭОП через устройство управления затвором, дополнительно введены следующие элементы:
- узкополосный оптический фильтр в составе блока наблюдения, установленный между приемным объективом и ЭОП;
- датчик опорных импульсов в составе блока импульсного подсвета, оптически связанный с лазерным излучателем и формирующим объективом;
- блок измерения дальности, содержащий оптически связанные приемный объектив и фотоприемное устройство, последовательно соединенное с пороговым устройством и измерителем временных интервалов.
При этом выход измерителя временных интервалов подключен к первому входу синхронизатора, а второй вход - к выходу датчика опорных импульсов, выход датчика опорных импульсов подключен ко второму входу синхронизатора, а первый выход синхронизатора дополнительно соединен с управляющим входом формирующего объектива, 1 илл.
Активно-импульсный телевизионный прибор относится к оптико-электронной технике, а именно, к приборам для наблюдения объектов при пониженном уровне естественной освещенности.
Известен прибор визуализации изображений, состоящий из блока наблюдения, содержащего оптически сопряженные объектив, импульсный электронно-оптический преобразователь (ЭОП) и окуляр, блока импульсного подсвета, содержащего формирующий объектив, сопряженный с импульсным лазерным излучателем, и блока ручного управления затвором ЭОП. (В.А.Орлов, В.И.Петров. Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости. - М., Воениздат, 1989, с.116-117). Прибор обеспечивает возможность работы при любом уровне освещенности, при пониженной прозрачности атмосферы и при воздействии световых помех.
К недостаткам известного прибора следует отнести, во-первых, его слабую помехозащищенность от внешних фоновых засветок большой яркости, вызывающих выгорание фотокатода ЭОП вследствие ручного управления затвором, а во-вторых, - повышенную утомляемость оператора при наблюдении изображения через окуляр.
Второй недостаток устранен в наиболее близком по технической сущности к заявляемому активно-импульсном телевизионном приборе визуализации изображений, состоящем из блока наблюдения, содержащего последовательно установленные на оптической оси приемный объектив, электронно-оптический преобразователь (ЭОП), оптику переноса, передающую телевизионную камеру и видеомонитор, блока импульсного подсвета, содержащего блок управления и оптически сопряженные объектив и лазерный излучатель, соединенный управляющим входом с устройством управления затвором ЭОП посредством синхронизатора, подключенного первым выходом к входу блока управления, вторым выходом - к управляющему входу ЭОП через устройство управления затвором (В.В.
Молебный. Оптико-локационные системы. М., Машиностроение 1981, с.24-25). Данный прибор позволяет наблюдать полученное изображение на экране видеомонитора и выбран за прототип.
К недостаткам прототипа следует отнести его слабую помехозащищенность от внешних фоновых засветок большой яркости и от помех обратного рассеяния высокой интенсивности, вызывающих выгорание чувствительной поверхности фотокатода ЭОП и выход из строя прибора при попадании в его поле зрения ярких источников излучения.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение помехозащищенности и работоспособности прибора при попадании в его поле зрения ярких источников излучения.
Поставленная техническая задача достигается использованием в активно-импульсном телевизионном приборе, состоящим из блока наблюдения, содержащего последовательно установленные и оптически сопряженные приемный объектив, электронно-оптический преобразователь (ЭОП), оптику переноса, передающую телевизионную камеру и видеомонитор, блока импульсного подсвета, содержащего блок управления и оптически сопряженные формирующий объектив и лазерный излучатель, соединенный управляющим входом с устройством управления затвором ЭОП через блок управления и синхронизатор, подключенный первым выходом к входу блока управления, вторым выходом - к управляющему входу ЭОП через устройство управления затвором.
При этом в отличие от прототипа в состав блока наблюдения введен узкополосный оптический фильтр, установленный между приемным объективом и ЭОП, а в состав блока импульсного подсвета введен датчик опорных импульсов, оптически связанный с лазерным излучателем и формирующим объективом, кроме того, в состав прибора введен блок измерения дальности, содержащий оптически сопряженные приемный объектив и фотоприемное устройство, выход которого подключен к
пороговому устройству, выход порогового устройства соединен с первым входом измерителя временных интервалов (ИВИ), выход которого подключен к первому входу синхронизатора, а второй вход - к выходу датчика опорных импульсов, при этом выход датчика опорных импульсов подключен ко второму входу синхронизатора, а первый выход синхронизатора дополнительно соединен с управляющим входом формирующего объектива.
На фиг. представлена функциональная схема активно импульсного телевизионного прибора.
Активно-импульсный телевизионный прибор включает в себя блок наблюдения 1, блок импульсного подсвета (БИП) 2 и блок измерения дальности (БИД) 3. Блок наблюдения 1 состоит из последовательно установленных и оптически сопряженных приемного объектива 4, узкополосного оптического фильтра (УОФ) 5, электронно-оптического преобразователя (ЭОП) 6, оптики переноса 7 и телевизионной камеры (ТВК) 8, подключенной к видеомонитору 9. Блок импульсного подсвета 2 содержит оптически сопряженные формирующий объектив (ФО) 10 и лазерный излучатель (ЛИ) 11, подключенный управляющим входом к блоку управления (БУ) 12 и оптически сопряженный с датчиком опорных импульсов (ДОИ) 13. Блок измерения дальности (БИД) 3 содержит оптически сопряженные приемный объектив 14 и фотоприемное устройство (ФПУ) 15, последовательно соединенное с пороговым устройством (ПУ) 16 и измерителем временных интервалов (ИВИ) 17. При этом вход порогового устройства (ПУ)16 соединен с выходом фотоприемного устройства (ФПУ) 15, а выход порогового устройства 16 подключен к первому входу измерителя временных интервалов (ИВИ) 17, второй вход которого соединен с выходом датчика опорных импульсов (ДОИ) 13.
Для обеспечения взаимодействия блоков прибора используется синхронизатор 18, подключенный первым выходом к входу блока управления (БУ) 12 и к управляющему входу формирующего объектива (ФО)
10, вторым выходом - через устройство управления затвором (УУЗ) 19 к управляющему входу электронно-оптического преобразователя (ЭОП) 6, при этом выход измерителя временных интервалов (ИВИ) 17 подключен к первому входу синхронизатора 18, а второй вход синхронизатора 18 - к выходу датчика опорных импульсов 13.
Активно-импульсный телевизионный прибор работает следующим образом.
Оператор с помощью синхронизатора 18 переводит блок импульсного подсвета (БИП) 2 в режим дальнометрирования посредством подачи команды, поступающей от синхронизатора 18 на управляющий вход формирующего объектива (ФО) 10. Объектив 10 автоматически выставляется для формирования лазерного излучения с малой (до единиц минут) угловой расходимостью, а в блоке управления (БУ) 12 формируется импульс поджига, под воздействием которого лазерный излучатель (ЛИ) 11 вырабатывает оптический импульс, который с помощью формирующего объектива (ФО) 10 излучается в направлении объекта наблюдения. В момент излучения в ДОИ 13 формируется опорный импульс, который запускает измеритель временных интервалов (ИВИ) 17 (например, счетчик - на фиг. не показано). Отраженный от объекта импульс лазерного излучения приемным объективом 14 блока измерения дальности (БИД) 3 направляется на фотоприемное устройство (ФПУ) 15. С фотоприемного устройства (ФПУ) 15 электрический импульс поступает на пороговое устройство (ПУ) 16, где сравнивается с некоторым пороговым уровнем. В момент достижения импульсом порогового уровня в устройстве 16 вырабатывается импульс сравнения, под воздействием которого ИВИ 17 прекращает измерение временного интервала, соответствующего импульсу дальности. Выработанный в ИВИ 17 цифровой код дальности, соответствующий измеренному временному интервалу, поступает в синхронизатор 18, где и сохраняется (например, в регистре памяти). Затем оператор с помощью синхронизатора 18 переводит блок импульсного подсвета (БИП) 2 в режим
подсвета посредством выдачи соответствующей команды из синхронизатора 18 на управляющий вход формирующего объектива (ФО) 10. По этой команде формирующий объектив (ФО) 10 переключается для формирования лазерного излучения с большой расходимостью (до нескольких градусов). При этом в блоке управления (БУ) 12 формируется импульс поджига, под воздействием которого лазерный излучатель (ЛИ) 11 вырабатывает оптический импульс, который с помощью формирующего объектива (ФО) 10 излучается в направлении объекта. В момент излучения, в ДОИ 13 формируется опорный импульс, который одновременно поступает в ИВИ 17 и синхронизатор 18. Относительно опорного импульса в синхронизаторе 18 в предыдущем такте работы формируется задержка, соответствующая временному интервалу по дальности, полученному в цифровом коде с ИВИ 17. По истечению этой задержки синхронизатор 18 выдает команду, по которой в УУЗ 19 вырабатывается высоковольтный импульс, длительностью равной или несколько превышающей длительность импульса подсвета. Полученный в УУЗ 19 высоковольтный импульс поступает на затвор ЭОП 6 (например, микроканальную пластину) и открывает его. При этом фотокатод ЭОП надежно защищен от помех большой яркости, находящихся в поле зрения прибора вне зоны расположения наблюдаемого объекта.
К моменту открытия затвора ЭОП 6 лазерное излучение, отраженное от объекта наблюдения, одновременно поступает в приемный объектив 14 блока измерения дальности (БИД) 3 и приемный объектив 4 блока наблюдения 1. Приемный объектив 4 блока наблюдения 1 создает изображение объекта на фотокатоде ЭОП 6 на время, равное или несколько превышающее длительность импульса лазерного излучателя 11. Установленный между приемным объективом 4 и ЭОП 6 узкополосный оптический фильтр (УОФ) 5, настроенный на длину волны лазерного излучения, позволяет устранить помехи большой яркости, находящиеся в поле зрения прибора в зоне расположения наблюдаемого объекта.
Изображение объекта, сформированного на экране ЭОП 6 в видимой области спектра, с помощью оптики переноса 7 передается на приемник оптического излучения (например, ПЗС матрицу) телевизионной камеры 8, а затем отображается на видиомониторе 9.
При использовании лазерных излучателей (ЛИ), работающих в инфракрасном диапазоне длин волн, фотокатод электронно-оптического преобразователя (ЭОП) 6 должен обладать чувствительностью к ИК-излучению, что также позволяет повысить помехозащищенность прибора за счет снижения уровня оптических помех, спектральный состав которых преимущественно расположен в видимом диапазоне длин волн.
Из изложенного следует, что помехозащищенность активно-импульсного телевизионного прибора от воздействия внешних фоновых помех, включая помеху обратного рассеяния, обеспечивается посредством использования следующих технических решений:
- определением точного расстояния до наблюдаемого объекта за счет использования блока измерения дальности (БИД) 3;
- выделением только полезного сигнала за счет применения узкополосного оптического фильтра (УОФ) 5, настроенного на длину волны лазерного излучателя 11;
- автоматической выставкой открытого состояния ЭОП 6 за счет использования датчика опорных импульсов, который позволяет синхронизировать момент открывания затвора ЭОП с ожидаемым поступлением отраженного от объекта наблюдения лазерного излучения.
Для ИК-области спектра дополнительно помехозащищенность увеличивается за счет выбора ЭОП 6, фотокатод которого чувствителен к инфракрасному излучению применяемого лазера 11.
1. Активно-импульсный телевизионный прибор, состоящий из блока наблюдения, содержащего последовательно установленные и оптически сопряженные приемный объектив, электронно-оптический преобразователь (ЭОП), оптику переноса, передающую телевизионную камеру, подключенную к видеомонитору, блока импульсного подсвета, содержащего блок управления и оптически сопряженные формирующий объектив и лазерный излучатель, соединенный управляющим входом с устройством управления затвором через блок управления и синхронизатор, подключенный первым выходом к входу блока управления, вторым выходом - к управляющему входу ЭОП через устройство управления затвором, отличающийся тем, что в состав блока наблюдения введен узкополосный оптический фильтр, установленный между приемным объективом и ЭОП, а в состав блока импульсного подсвета введен датчик опорных импульсов, оптически связанный с лазерным излучателем и формирующим объективом, кроме того, в состав прибора введен блок измерения дальности, содержащий оптически сопряженные приемный объектив и фотоприемное устройство, выход которого подключен к пороговому устройству, выход порогового устройства соединен с первым входом измерителя временных интервалов, выход которого подключен к первому входу синхронизатора, а второй вход - к выходу датчика опорных импульсов, выход датчика опорных импульсов подключен ко второму входу синхронизатора, а первый выход синхронизатора дополнительно соединен с управляющим входом формирующего объектива.
2. Активно-импульсный телевизионный прибор по п.1, отличающийся тем, что фотокатод электронно-оптического преобразователя (ЭОП) чувствителен к ИК-излучению лазера.
