Тепловизор

 

Использование: в технике телевидения для формирования тепловизионного сигнала. Сущность изобретения: тепловизор содержит оптический блок, многоэлементный приемник, группу усилителей, коммутатор, оптический модулятор, синхродатчик, видеоусилитель, инвертирующий видеоусилитель, сумматор, блок индикации, переключатель, блок управления, синхровыходы коммутатора, управляющие входы индикатора. 5 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может найти применение в приборах, служащих для получения ИК-изображений.

Известны различные приборы, с помощью которых невидимое ИК-изображение преобразуется в видимое с целью извлечения полученной информации.

Известен тепловизор, содержащий многоэлементный фотоприемник, связанный через электронный коммутатор и видеоусилитель с блоком индикации, который имеет неудовлетворительное качество изображения из-за влияния структурной помехи, происходящей из-за разброса параметров чувствительных элементов приемника, что свойственно всем многоэлементным твердотельным структурам.

Целью изобретения является повышение качества изображения путем уменьшения влияния структурных помех.

Цель достигается благодаря тому, что в тепловизор, содержащий оптический блок, на оптической оси которого установлен многоэлементный фотоприемник, выходы которого через группу усилителей соединены с выходами коммутатора, первый видеоусилитель и блок индикации, введены оптический модулятор, установленный перед оптическим входом многоэлементного фотоприемника на оптической оси оптического блока, синхродатчик, оптически связанный с модулятором и выходом соединенный с управляющим входом коммутатора, последовательно соединенные инвертирующий видеоусилитель и сумматор, второй вход которого соединен с выходом видеоусилителя, а выход с информационным входом блока индикации, переключатель, информационный вход которого соединен с информационными выходом коммутатора, а первый и второй выходы соединены с входами соответственно видеоусилителя и инвертирующего видеоусилителя, блок управления, вход которого соединен с первым управляющим входом блока индикации и с первым синхровыходом коммутатора, а выход с управляющим входом переключателя, при этом второй синхровыход коммутатора соединен с вторым управляющим входом блока индикации.

Кроме того, в тепловизор введены последовательно установленные и оптически связанные через модулятор, выполненный зеркальным, источник опорного излучения и плоское зеркало, оптически связанное с фотоприемником, перед блоком индикации установлено 2N-гранное зеркало с размещенными на его гранях объективами, закрепленное на валу с модулятором, который совмещен с N-гранным зеркалом, в одной плоскости с 2N объективами, размещенными на гранях 2N-гранного зеркала, установлен формирователь поверхности изображения, расположенной на фокусном расстоянии от объективов, центр кривизны которой совмещен с осью вращения 2N-гранного зеркала, криволинейная поверхность формирователя выполнена матовой, поверхность формирователя, противоположная криволинейной поверхности, выполнена плоской и соединена с ней оптическими волокнами.

На фиг. 1 показана схема тепловизора с фотоприемником в виде двумерной матрицы, с зеркальным модулятором, изображенным в двух проекциях; на фиг. 2 изображен тепловизор с фотоприемником в виде одномерной матрицы и с модулятором, совмещенным с N-гранным зеркалом; на фиг. 3 волоконно-оптический формирователь изображения.

На фиг. 1 оптический блок содержит объектив 1, конденсор 2 и матричный фотоприемник 3, модулятор 4, группу усилителей 5, коммутатор 6 с блоком 7 и 8 управления, синхродатчик 9, переключатель 10 с блоком 11 управления, первый видеоусилитель 12 и инвертирующий видеоусилитель 13, линию 14 задержки, сумматор 15, блок 16 индикации (ЭЛТ) с блоками 17, 18 и 19, 20 управления.

На фиг. 2 оптический блок содержит объектив (Шмидта) с асферической пластинкой 21, сферическим зеркалом 22, плоским зеркалом 23, зеркальный пояс 24, сканирующее N-гранное зеркало 25, совмещенное с зеркальным модулятором 25', внеосевое зеркало 26 и конденсор 27, далее следуют фотоприемник 28, коммутатор 29 с блоком 30 управления, переключатель 31 с блоком 31' управления, блок видеоусилителей 32, линия 33 задержки, сумматор 34 и блок 35 индикации, объектив 36 вместе с 2N-гранным зеркалом 37, формирователь 38, синхродатчик 39, источник 40 опорного излучения, плоское зеркало 41, редуктор 42, связанный с двигателем 43 и валом 44, установленным в подшипниках 45 на оси вращения О_в, блоки 46 и 47 управления, плоское зеркало 48.

На фиг. 3:49 2N-гранное зеркало, связанное с объективами 50, 51 волоконно-оптический формирователь.

На фиг. 1 поток излучения от предмета фокусируется элементами 1 и 2 на приемник 3, на выходе которого образуются сигналы, следующие через усилители 5 к коммутатору 6, создающему на выходе последовательность сигнальных импульсов, пропорциональных U₁, U₂, U_i. В зависимости от положения переключателя 10 импульсы через один из видеоусилителей поступают к сумматору 15, с выхода которого к индикатору 16 следуют сигналы, соответствующие разности температур соседних участков предметной плоскости, в результате чего производится компенсация структурной помехи и средней (фоновой) составляющей сигнала. Наличие линии 14 задержки не является обязательным. При невысоких требованиях к динамическому диапазону ее функции может выполнять (также, как и сумматора) экран ЭЛТ 16 при условии обладания определенной памятью, что вполне возможно. Блоки 17 (генератор строчной развертки) и 18 (генератор кадровой развертки) управления вместе с отклоняющими катушками 19 и 20 обеспечивают создание на экране ЭЛТ 16 изображения с яркостями B₁, B₂, B_i, свободного от структурной помехи, т.е. более высокого качества. В положении а блок 11 синхронизирует работу переключателя 10 с частотой строчной, в положении б кадровой развертки изображения.

На фиг. 2 схема отличается от рассмотренной тем, что дополнена блоком оптико-механической развертки изображения с линейчатым приемником, а также тем, что для компенсации фона использован источник 40. Поток излучения от предмета фокусируется на приемнике 28, следуя по элементам 21, 22, 23, 24, 25, 26, 25', 27. После коммутатора 29 сигналы поступают через переключатель 31, на блок видеоусилителей 32, с выхода которого через элементы 33, 34 на ЭЛТ 35. С помощью катушки 47, связанной через генератор 46 с блоком 30 управления коммутатора 29, на экране изображается неподвижная вертикальная строчка. Ее изображение при вращении элементов 42, 43 и 44 перемещается по матовой поверхности элемента 38, создавая прямоугольный растр, наблюдаемый с помощью зеркала 48. За один оборот вала 44 происходит чередование негативных и позитивных кадров, в результате чего осуществляется компенсация структурной помехи и фона, способствуя получению более качественного изображения предмета. Этому способствует также автоматическая регулировка среднего уровня сигнала с помощью элемента 52, связанного с источником 40, свет которого переотражается зеркальным модулятором 25' на приемник 28 во время нерабочего хода развертки.

На фиг. 3 отдельно показан волоконно-оптический формирователь 51, одна поверхность которого имеет радиус кривизны с центром, расположенным на оси вращения элемента 49, а другая его поверхность плоская, что лучше согласуется с требованиями по визуализации изображения. Формирователь 51 может устанавливаться вместо элемента 38 (фиг. 2), обеспечивая более высокую светоотдачу по сравнению с матовым стеклом.

Формула изобретения

1. ТЕПЛОВИЗОР, содержащий оптический блок, на оптической оси которого установлен многоэлементный фотоприемник, выходы которого через группу усилителей соединены с входами коммутатора, первый видеоусилитель и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображения путем уменьшения влияния структурных помех, в него введены оптический модулятор, установленный перед оптическим входом многоэлементного фотоприемника на оптической оси оптического блока, синхродатчик, оптически связанный с модулятором и выходом соединенный с управляющим входом коммутатора, последовательно соединенные инвертирующий видеоусилитель и сумматор, второй вход которого соединен с выходом видеоусилителя, а выход с информационным входом блока индикации, переключатель, информационный вход которого соединен с информационным выходом коммутатора, а первый и второй выходы с входами соответственно видеоусилителя и инвертирующего видеоусилителя, блок управления, вход которого соединен с первым управляющим входом блока индикации и с первым синхровыходом коммутатора, а выход с управляющим входом переключателя, при этом второй синхровыход коммутатора соединен с вторым управляющим входом блока индикации.

2. Тепловизор по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно установленные и оптически связанные через модулятор, выполненный зеркальным, источник опорного излучения и плоское зеркало, оптически связанное с фотоприемником.

3. Тепловизор по п.2, отличающийся тем, что перед блоком индикации установлено 2N-гранное зеркало с размещенными на его гранях объективами, закрепленное на валу модулятором, выполненного в виде N-гранного зеркала.

4. Тепловизор по п.3, отличающийся тем, что в одной плоскости с 2N объективами, размещенными на гранях 2 N-гранного зеркала, установлен преобразователь изображения с криволинейной входной поверхностью, размещенной на фокусном расстоянии от объективов и центр кривизны которой расположен на оси вращения 2N-гранного зеркала.

5. Тепловизор по п.4, отличающийся тем, что криволинейная поверхность преобразователя изображения выполнена матовой.

6. Тепловизор по п.4, отличающийся тем, что поверхность формирователя изображения, противоположная криволинейной поверхности, выполнена плоской и соединена с ней оптическими волокнами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3