Преобразователь изображения Советский патент 1984 года по МПК G01J5/02 

Изобретение относится к технике визуализации электромагнитных полей и может быть использовано для наблюдения объектов по тепловому излучению.

Известно устройство, содержащее пироэлектрическое приемное устройство и схему формирования изображения. Приемное устройство выполнено в виде матричного пироэлемента вместе с интегральной схемой для обработки и пространственно-йременного преобразования сигналов 1.

Однако устройство отличается недостаточной разрешающей способностью преобразователя, ограничиваемой технологической и конструктивной сложностью съема сигнала с матрицы.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь изображения содержащий оптико-механическую систему с одномерным сканированием, модулятор потока излучения, пироэлектрический элемент с электродами и схему формирования сигнала. Преобраэбватель содержит многойлементную линейку приемников излучения на основе триглицинсульфата, каждый элемент линейки связан со своим согласующим каскадом и ключом в схеме выборки. Развертка всех строк осуществляется зеркалом при одновременном освещении всех элементов. Механическое сканирование одномерное вдоль оси, перпендикулярной оси линейки. Преобразование параллельного ввода в последовательную развертку по кадру выполняется схемой выборки, которая синхронизирована с механическим модулятором, установленным перед многоэлементным приемником 2.

Недостатком устройства является малая разрещающая способность преобразователя, ограниченная технологической сложностью съема сигнала с элементов линейки, так как поскольку количество выводов (электродов) линейки соответствует количеству элементов линейки, то габаритные размеры выводов ограничивают количество чувствительных элементов и, соответственно, разрешающую способность преобразователя.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности и упрощение конструкции преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе изображения, содержащем оптико-механическую систему с одномерным сканированием, модулятор потока излучения, пироэлектрический элемент с электродами и схему формирования сигнала, электроды пироэлектрического элемента выполнены сплошными и преобразователь дополнительно содержит дискретную линию тепловой задержки, выполненную в виде ступенчатого клина, плоская .грань которого примыкает к электроду пироэлектрического элемента, обращенного к потоку излучения, а на ступенчатую грань клина нанесено поглощающее покрытие, причем толщина ступенек клина определяется формулой

(fcM)6att ,

где 2к- толщина к-ступеньки клина; X - коэффициент температуропроводимости материала клина; время задержки сигнала межto ду соседними элементами линии тепловой задержки.

Кроме того, с целью повьниения качества изображения устройство дополнительно содержит корректирующий оптический фильтр, выполненный в виде пластины, число градаций ослабления которой соответствует количеству элементов линии задержки.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фИг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Преобразователь содержит оптикомеханическую систему 1 ,с одномерным сканированием, пироэлектрический элемент 2 с электродами, модулятор 3 потока 4 излучения, дискретную линию 5 тепловой задержки, корректирующий оптический фильтр 6. Схема формирования сигнала состоит из согласующего каскада 7, датчика 8 строчных синхроимпульсов, формирователя 9 импульсов изображения, блока 10 формирования полного сигнала, построителя 11 изображения.

Излучение попадает в оптико-механическую систему 1 с одномерным сканированием. В фокальной плоскости этой системы формируется изображение наблюдаемой сцены, которое разворачивается (сканируется) в направлении оси, перпендикулярной линейному пироэлектрическому элементу с электродами 2. При прохождении через модулятор 3 излучение периодически прерывается.

На фиг. 2, а показаны импульсы потока излучения после модулятора. В элементах корректирующего оптического фильтра б происходит ослабление потока излучения. Попадая в поглсацающий слой (не показан) модулированный поток излучения преобразуется в тепловые импульсы, которые при прохождении по элементам дискретной линии тепловой задержки приобретают соответствующее временное запаздывание. На фиг. 2,6 показан тепловой импульс на выходе первой линии задержки, а на Фиг. 2,в - последний . Благодаря различному ослаблению тепловых импульсов в элементах линии задержки, которое согласовано с ослаблением соответствующих элементов корректирующего оптического фильтра, тепловые импульсы на выходе линии задержки имеют распределен соответствующее пространственному распределению потока излучения, который падает на корректирующий фильтр. В пироэлектрическом элементе тепловые импульсы преобразуются в электрические, которые последовательно подаются на согласующий каскад 7. Электрический отклик приемника показан на фиг. 2,г. Он является суммой сигналов, возникающих в пироактивном элементе под действием последовательно поступающих от дискретной линии задержки тепловых импульсов. После согласующего каскада сигнал подается на формирователь импул сов изображения который путем вычи тания из сигнала, приходящего в момент формирования К-го элемента раз ложения, сигнала, приходящего в момент формирования (К-1) элемента, осуществляет вьщеление сигналов, со ответствующих каждому элементу разложения, и производит их амплитудно временную коррекцию. Сигналы на выходе формирователя импульсов изображения показаны на ff ff /f / / / ff f фиг. 2,л (Все построения на фиг. 2 для наглядности проведены в предложении равномерной засветки пирозлемента). Из усилителя сигналы поступают в блок 10 формирования полного сигнала; в котосшй также подгиотся строчные синхроимпульсы с датчика 8. и кадровые из ойтико-механичесмой системы 1. В блоке 10 Формируются гасящие импульсы обратного кода развертки построителя изображения, После блока 10 формирования полный сигнал подается иа построитель Ц изображения. Выполнение преобразователя с дискретной линией тепловой задержки позволяет увеличить разрешающую способность преобразователя за счет увеличения числа элементов разложения, роль которых выполняют элементы линии задержки, кроме того такая конструкция приемника позволяет использовать для усиления сигналов один предусилитель и исключить ключи, количество которых равно числу чувствительных элементов в известном устройстве. ./

Фыг.г Ui

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащий оптико-механическую систему с одномерным сканированием, модулятор потока излучения, пироэлектрический элемент с электродами и схему формирования сигнала, отличающийся тем, что, с.целью повышения разрещающей способности и упрощения конструкции, электроды пироэлектрического элеменЙГ s 52;:;. №SJ«; 0r ; : та выполнены сплошными и преобразователь дополнительно содержит дискретную линию тепловой задержки, выполненную в виде ступенчатого клина, плоская грань которого примыкаетк электроду пироэлектрического элемента, обращенного к потоку излучения, а на ступенчатую грань клина нанесено поглощающее покрытие, причем толщина ступенек клина определяется формулой e -p 7j6Ff О ( где Е( - толщина V -ступеньки клина; «е - коэффициент температуропро водности материала клина; О) Q время задержки сигнала между соседними элементами линии тепловой задержки. . 2. Устройство по п. If отлич а ю щ е G с я тем, что, с целью повышения качества изображения, дополнительно содержит -корректирукяиий оптический фильтр, выполненный в виде пластины , число градаций ослаб,де№ ОО ния которой соответствует количеству элементов линии задешски. СО 00