ТЕПЛОВИЗИОННАЯ КАМЕРА С УСТРОЙСТВОМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ МИШЕНИ ПИРОВИДИКОНА Российский патент 1998 года по МПК H04N5/33 H01J31/08 

Изобретение относится к технике электрической передачи изображений путем преобразования инфракрасного излучения наблюдаемого объекта в электрическую информацию и может быть использовано для наблюдения объектов, являющихся источниками теплового излучения, в условиях повышенных требований к обнаружительной способности.

Известна ИК передающая камера, содержащая объектив, последовательно расположенные по оптической оси объектива терморегулирующий элемент, диафрагму, модулятор и передающую трубку с чувствительной к ИК излучению мишенью, выход которой через регулятор соединен с терморегулирующим элементом. Недостатком известного устройства является ограниченная обнаружительная способность (Патент US 4163602, кл. Н 04 N 5/33, 1979).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является телевизионная камера с пироэлектрическим преобразователем, содержащая объектив, расположенные по оптической оси объектива с одной стороны объектива терморегулирующий элемент, а с другой стороны объектива обтюратор и передающую трубку с пироэлектрической мишенью (FR 2233705, кл. Н 01 J 31/26 // G 01 J 5/06; Н 04 N 5/26, 1975). Недостатком известного устройства является ограниченная обнаружительная способность.

Задачей изобретения является повышение обнаружительной способности без существенного усложнения конструкции тепловизионной камеры.

Решение задачи достигается тем, что в тепловизионной камере, содержащей объектив, расположенные по оптической оси объектива обтюратор, размещенный непосредственно за объективом, пировидикон, терморегулирующий элемент, причем терморегулирующий элемент размещен непосредственно между обтюратором и пировидиконом.

Технический результат изобретения состоит в повышении обнаружительной способности путем исключения собственной технологической тепловой помехи и в уменьшении потребляемой мощности.

На чертеже изображена структурная схема тепловизионной камеры.

Тепловизионная камера содержит объектив 1, обтюратор 2, терморегулирующий элемент 3, пировидикон 4, состоящий из входного окна 5, пироэлектрической мишени 6, сканирующего электронного луча 7 и электронного прожектора 8; возможно наличие встроенного в терморегулирующий элемент или выносного регулятора 9 показан наблюдаемый объект 10.

Тепловизионная камера работает следующим образом. Непрерывный тепловой поток, излучаемый наблюдаемым объектом 10, поступает в тепловизионную камеру через объектив 1, преобразуется в прерывистый тепловой поток посредством обтюратора 2, далее проходит терморегулирующий элемент 3, входное окно 5 пировидикона 4 и фокусируется на пироэлектрической мишени 6, которая является чувствительной к любым прерывистым тепловым потокам, а потому преобразует тепловое изображение в пироэлектрический сигнал, поступающий через сканирующий электронный луч 7 электронного прожектора 8 на выход пировидикона 4. Терморегулирующий элемент 3 нагревает и стабилизирует (посредством встроенного в него или выносного, принадлежащего инфраструктуре тепловизионной камеры, регулятора 9) температуру пироэлектрической мишени 6 около значения, соответствующего ее максимальной чувствительности к полезному сигналу (прерывистому тепловому потоку). При этом непрерывный тепловой поток терморегулирующего элемента 3 поступает для нагревания на пироэлектрическую мишень 6, которая является нечувствительной к любым непрерывным тепловым потокам, а потому не производит его преобразование в электрический сигнал, и соответствующая помеховая составляющая на выходе пировидикона 4 не образуется. В режиме изменения теплового потока терморегулирующего элемента 3 в процессе поддержания постоянства температуры пироэлектрической мишени 6 помеховая составляющая также не образуется, так как изменения достаточно медленные и плавные, а температурная инерция разогретой мишени достаточно велика. Поэтому отношение полезный сигнал/помеха на выходе пировидикона 4 предельно высокое и ограничивается только уровнем шума усилителя электрического сигнала, подключаемого к выходу пировидикона и являющегося элементом инфраструктуры тепловизионной камеры), и обнаружительная способность тепловизионной камеры максимальна.

Тепловизионная камера может быть выполнена из типовых модулей и на элементной базе, соответствующей возможностям производства. Конструктивное выполнение элементов инфраструктуры, таких, например, как системы электропитания, синхронизации, автоматики и т.п., а также ряда блоков может совпадать с конструктивными элементами аналогов. Однако размещение терморегулирующего элемента 3 вблизи входного окна 5 позволяет уменьшить интенсивность теплового потока, необходимого для нагревания пироэлектрической мишени 6, что снижает мощность, потребляемую терморегулирующим элементом 3. Максимальная экономия может быть получена при выполнении терморегулирующего элемента 3 в виде насадки на входное окно 5 пировидикона 4. В этом случае термостатируемый объем мал, и возможна конструкция в миниатюрном или интегральном исполнении при совмещении функций, например, в виде биметаллической пластины, которая, нагреваясь от пропускаемого по ней тока, обеспечивает повышение температуры в термостатируемом объеме, т.е. выполняет функции нагревателя, а испытывая тепловой изгиб при расчетной температуре, разрывает контакт с подводимым электропитанием, т.е. выполняет и функции регулятора. Возможны и более сложные конструкции, например, на основе элементов Пельтье, мелкоструктурной резистивной сетки и другие известные или очевидные из уровня техники.

Изобретение относится к области тепловидения, а именно к теплоизоляционным камерам, построенным на базе видикона с пироэлектрической мишенью. Достигаемым техническим результатом в заявленном устройстве является обеспечение повышения обнаружительной способности за счет поддержания оптимального значения рабочей температуры пироэлектрической мишени при помощи устройства управления и регулировки температуры пироэлектрической мишени - терморегулирующего элемента, располагаемого в непосредственной близости от входного окна пировидикона или на поверхности окна. Питание устройства обеспечивается от внешнего источника. 1 ил.

Тепловизионная камера, содержащая объектив, обтюратор, пировидикон, на поверхности пироэлектрической мишени которого фокусируется излучение, терморегулирующий элемент, отличающаяся тем, что терморегулирующий элемент расположен между входным окном пировидикона и обтюратором.