СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H04N5/31 

Изобретение относится к телевизионной технике с лазерным подсветом и может быть использовано для опознавания малоразмерных объектов, обнаруженных, например, радиолокатором.

Цель изобретения - повышение качества изображения.

Поставленная цепь достигается тем, что в способ получения видимого изображения путем приема отраженного от объекта светового потока, формирования невидимого изображения, преобразования невидимого изображения в видимое с последующим его увеличением, а также подсвета объекта импульсным потоком и открыванием преобразователя в момент наибольшей яркости изображения на его входе, введены операции по уменьшению диаметра пучка света и увеличению размера невидимого изображения, а для увеличения размера видимого изображения его преобразовывают в электрический сигнал телевизионного стандарта, который передают на расстояние и преобразовывают в увеличенное видимое изображение, которое поддерживают неизменной яркости за счет автоматического регулирования усиления сигнала в процессе преобразования невидимого изображения в видимое.

Устройство для реализации предлагаемого способа содержит приемный объектив, ЭОП и устройство для увеличения видимого изображения, в него введены светосильный объектив и вариообъектив, фокальная плоскость которого совмещена с входной поверхностью ЭОП, а фокальная плоскость светосильного объектива совмещена с фокальной плоскостью приемного объектива. Для увеличения видимого изображения использован телевизионный канал с телевизионной трубкой на входе и видеоконтрольным устройством на выходе, причем входная поверхность телевизионной трубки сопряжена с выходной поверхностью ЭОП, а электрический выход телевизионного канала через блок АРУ связан с регулируемым преобразователем, подключенным выходом к МКП ЭОП через переключатель режима работы, второй вход которого связан с блоком стробирования, подключенным входом через механизм задержки и формирователь синхроимпульса к импульсному осветителю.

Возможность достижения положительного эффекта очевидна, так как при увеличении размера невидимого изображения увеличивается число разрешаемых элементов площади изображения, что повышает его качество и надежность опознавания, а автоматическое регулирование усиления ЭОП позволяет исключить операции по ручной регулировке, что сокращает время опознавания.

На фиг. 1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ, в котором приемный объектив 1 осуществляет операции приема и формирования невидимого изображения, светосильный объектив 2 с меньшим диаметром и меньшим фокусным расстоянием позволяет уменьшить диаметр выходящего пуска света, а вариообъектив 3 позволяет за счет увеличения фокусного расстояния увеличить размер невидимого изображения на входе ЭОП 4, с помощью которого невидимое изображение преобразовывают в видимое. Для увеличения его в простейшем случае может быть использована лупа.

На фиг. 2 представлено устройство, в котором в качестве увеличителя видимого изображения использован телевизионный канал 5 с телевизионной трубкой на входе и видеоконтрольным устройством (ВКУ) на выходе. Электрический выход его через блок АРУ 6 связан с регулируемым преобразователем 7, питающим микроканальные пластины ЭОП 4, которые в импульсном режиме питают импульсами от блока 8 стробирования. Механизм задержки импульсов строба через формирователь 10 синхроимпульсов связан с импульсным осветителем 11. Для наведения осветителя и телевизионной камеры на опознаваемый объект используют систему 12 наведения, состоящую из подвижной платформы и основания. Угол места и азимут могут изменяться вручную или с помощью электродвигателей. Телевизионная камера включает в себя приемный объектив, светосильный объектив и с вариообъективом, ЭОП и телевизионную трубку. Переход от пассивного режима к импульсному осуществляют с помощью переключателя 13 режима работы.

Для увеличения принимаемого светового потока приемный объектив имеет большой диаметр. Его фокус совмещен с фокусом светосильного объектива со значительно меньшим диаметром и фокусным расстоянием, за счет этого с небольшим вариообъективом можно получить большое увеличение изображения объекта. При увеличении размера изображения на входе ЭОП увеличивается число разрешаемых элементов в площади изображения, что повышает качество изображения. При использовании телевизионного канала в качестве увеличителя изображения повышение качества изображения значительно больше, так как разрешающая способность телевизионного экрана ниже, чем экрана ЭОП. В предлагаемом устройстве размер невидимого изображения можно повышать за счет увеличения фокусного расстояния приемного объектива и за счет увеличения фокусного расстояния вариообъектива. При таком увеличении эффективности значительно выше, чем при простом увеличении фокусного расстояния приемного объектива. Например, если фокусное расстояние приемного объектива равно 300 мм, а фокусное расстояние светосильного объектива равно 30 мм, то десятикратное увеличение размера изображения можно получить при фокусном расстоянии вариообъектива 300 мм. В прототипе для такого увеличения размера необходимо увеличить фокусное расстояние с 300 мм до 3 м у приемного объектива. Кроме этого, при любом достигнутом увеличении размера изображения в прототипе изобретение позволяет его еще увеличить за счет увеличения фокусного расстояния вариообъектива. Выполнить вариообъектив малого диаметра значительно проще, чем большего, а при большом увеличении необходимо использовать вариообъектив, чтобы для обнаружения объекта имелась возможность уменьшать фокусное расстояние для увеличения угла обзора.

При использовании телевизионного канала для увеличения размера видимого изображения имеется возможность автоматического регулирования усиления ЭОП, для чего электрический сигнал с выхода телевизионного канала 5 детектируют и контролируют пороговым устройством системы 6 АРУ, которая сигналом, превышающим установленный пороговый уровень, уменьшает напряжение на выходе высоковольтного преобразователя 7, питающего МКМ ЭОП. Системой АРУ сигнал поддерживается автоматически на уровне установленного порога. Для открывания ЭОП в момент наибольшей яркости изображения на его входе питание ЭОП по МКМ осуществляют импульсным напряжением от блока 8 стробирования, а время задержки стробирующего импульса регулируют механизмом 9 задержки, который запускается синхроимпульсом формирователя 10 в момент вспышки осветителя 11. Импульсное или непрерывное напряжение на МКП ЭОП поступает через переключатель 13 режима. Для компенсации изменений напряжения МКП при переходе от импульсного режима к непрерывному предусмотрена компенсирующая связь от переключателя 13 к преобразователю 7, которая служит для выравнивания напряжения МКП в обоих режимах, которое может изменяться из-за большой разницы нагрузках на преобразователь, так как в непрерывном режиме преобразователь работает практически на холостом ходу, а в импульсном режиме емкость монтажа и МКП может представлять большую нагрузку при большой частоте вспышек осветителя 11. Большие изменения напряжения на МКП могут привести к срыву работы АРУ, так как при большой яркости экрана переменная составляющая сигнала уменьшается, АРУ увеличивает напряжение на МКП вместо его уменьшения, трубка работает в режиме насыщения. Без компенсации требуется в этом случае отключать АРУ, устанавливать вручную требуемое напряжение МКП и снова включать АРУ. В конкретном устройстве в качестве импульсного осветителя использован лазер Л-13. Формирователь синхроимпульсов выполнен на лавинном фотодиоде ЛФД-2. Объективы серийного производства, вариообъектив "Гранит-11", ЭОП (ЭПМ-85Г-АА). Телевизионный канал выполнен на основе промышленной телевизионной установки ПТУ-50 с телевизионной трубкой ЛИ-702 на входе и телевизионным приемником П-432 на выходе. Стыковка телевизионной трубки с экраном ЭОП осуществляется с помощью волоконной планшайбы. Для увеличения размера изображения стыковка может осуществляться с помощью проекционной системы, состоящей из двух объективов, при этом фокус объектива с большей светосилой совмещен с экраном ЭОП, а фокус второго - с катодом телевизионной трубки. Такое увеличение позволяет повысить разрешающую способность на экране ВКУ до разрешающей способности ЭОП. Механизм задержки строба выполнен в виде триггера, который опрокидывается синхроимпульсом, а возвращается в исходное состояние компаратором, на один вход которого поступает постоянное регулирование напряжения, а на другой - пилообразное, получаемое с выхода триггера через резисторно-емкостную цепь. Задним фронтом импульса триггера запускается блок стробирования, выполненный на транзисторах. В нем сначала формируют передний фронт, а через цепь задержки - задний фронт. Время задержки определяет длительность выходного импульса, а время задержки, устанавливаемое механизмом задержки, определяет момент открывания ЭОП. Переключатель режима работы выполнен в виде реле, через нормально замкнутый контакт которого поступает напряжение на МКП постоянное, а через разомкнутый контакт - импульсное. Постоянное напряжение получают от регулируемого преобразователя, выполненного на двух транзисторах и трансформаторе со средней точкой. В качестве порогового элемента в системе АРУ использован компаратор на микросхеме, который через интегрирующую цепь и инвертор регулирует напряжение стабилизатора, выполненного на микросхеме КР142ЕН2Б. При изменении питающего напряжения изменяется высокое напряжение на выходе преобразователя.

(56) Орлов В. А. и Петров В. И. Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости. М. : Военное издательство, 1989, с. 116.

Использование: в телевизионной технике, в частности при распознавании маломерных объектов. Сущность изобретения: устройство формирования изображения включает объектив, электрооптический преобразователь, блок увеличения взаимного изображения, светосильный объектив, вариообъектив, телевизионную передающую камеру, блок автоматической регулировки усиления, импульсный осветитель, формирователь синхроимпульсов, блок задержки строба, блок стробирования, переключатель режима работ, блок наведения осветителя. Цель изобретения - повышение качества изображения. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ формирования изображения, включающий прием отраженного от объекта инфракрасного излучения, преобразование его в видеосигнал, получение изображения видеосигнала с последующим его увеличением, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображения, перед преобразованием изображения в видеосигнал уменьшают диаметр пучка света, а яркость изображения поддерживают постоянной за счет автоматического регулирования усиления по сигналу, в процессе преобразования изображения в видеосигнал объект дополнительно подсвечивают импульсным световым потоком, модулируя сигнал в момент наибольшей яркости изображения. 2. Устройство для формирования изображения, содержащее последовательно соединенные объектив, электронно-оптический преобразователь, блок увеличения видимого изображения, отличающееся тем, что введены светосильный объектив и вариобъектив, фокальная плоскость которого совмещена с входной поверхностью электронно-оптического преобразователя, а фокальная плоскость светосильного объектива совмещена с фокальной плоскостью приемного объектива, телевизионный канал, включающий телевизионную передающую камеру и видеоконтрольное устройство, выход телевизионного канала подключен к блоку автоматической регулировки усиления, выход которого подключен к входу регулируемого преобразователя, импульсный осветитель, выход которого соединен с формирователем синхроимпульсов, выход которого подключен к блоку задержки строба, выход которого подключен к последовательно соединенным блоку стробирования и переключателю режима работ, второй вход которого соединен с выходом регулируемого преобразователя, блок наведения осветителя, выход которого соединен оптически с объективом, а вход - с импульсным осветителем.