Использование ЭОП и ПЗС матрицы в одном приборе. ПЗС – матрица с электронной чувствительностью, TEP-фотокатод

2. Использование ЭОП и ПЗС матрицы в одном приборе. ПЗС – матрица с электронной чувствительностью, TEP-фотокатод.

Разработка таких систем стала возможна благодаря созданию ЭОП с фотокатодом на основе барьеров Шоттки – так называемым ТЕР-фотокатодом (ТЕР – Transferred Electron Photocathode). На рис. 22 представлена кривая спектральной чувствительности ТЕР-фотокатода (кривая 1) в сравнении с кривой чувствительности обычного фотокатода ЭОП III поколения. Принимая во внимание меньшую чувствительность ТЕР-фотокатода, представляется целесообразным использовать его в ТВ-камере на базе ПЗС с электронной бомбардировкой. На рис. 23 представлена схема построения такой ТВ-камеры, где 1 – ТЕР-фотокатод; 2 – поток электронов; 3 – вакуумированный объем; 4 – матрица ПЗС; 5 – видеоусилитель; 6 – жидкокристаллический (ЖК) ТВ-монитор. Разработана ТВ-камера с форматом 2/3 дюйма, числом пикселей 768х244, при частоте кадров 60 Гц. Предельная разрешающая способность ТВ-камеры составляет 45 л/мм. При работе ТВ-камеры в течение 12000 часов чувствительность фотокатода падает на 50%. ТВ-камера допускает режим стробирования. Это позволяет использовать ее совместно с импульсным лазерным осветителем, генерирующим на длине волны 0,85 мкм, в качестве активно-импульсной ТВ-системы. При этом время фронта и среза импульса строба не превышает 100 нс. При напряжении 2 кВ коэффициент усиления камеры свыше 150. В ТВ-камере отсутствуют обычные для ЭОП III поколения микроканальная пластина и волоконно-оптические детали, снижающие качество изображения. Видеосигнал с выхода матрицы ПЗС (4) усиливается в видеоусилителе (5) и поступает в ЖК ТВ-монитор (6), на экране которого создается ТВ-изображение.

3. Использование ЭОП и ПЗС матрицы в одном приборе. Перенос изображения с экрана ЭОП на чувствительный слой ПЗС-матрицы осуществляется проекционным объективом.

Функциональную схему такого устройства можно представить следующим образом:

Рис. 11. Функциональная схема ночного телевизионного канала.

Объектив 1 - приемный объектив; ЭОП - электронно-оптический преобразователь; объектив 2 - проекционный объектив; камера - видеокамера с ПЗС.

Электронно-оптический преобразователь предназначен для формирования на люминесцентном экране ЭОП усиленного по яркости изображения.

Проекционный объектив переносит изображение с люминесцентного экрана ЭОП на ПЗС телевизионной камеры.

Видеокамера с ПЗС формирует телевизионный сигнал ночного канала.

Видеокамера с ФПМ ПЗС формирует полный телевизионный видеосигнал, который по кабелю связи поступает в блок электронной обработки и в комплекс средств автоматики. Из блока обработки полный видеосигнал в аналоговом виде поступает на блок индикации.

4. Использование ЭОП и ПЗС матрицы в одном блоке. Перенос изображения с экрана ЭОП на чувствительный слой ПЗС-матрицы осуществляется волоконной пластиной.

Функциональную схему такого устройства можно представить следующим образом:

Расчёт таких систем почти аналогичен расчёту предыдущей.

Преимущество: в десять раз больший КПД переноса. Если проекционным объективом переносится порядка 6% светового потока, то ВОП переносится порядка 60% светового потока, излучаемого люминофорным экраном ЭОП.

Рис. 12. Функциональная схема ночного телевизионного канала.

ЭОП - электронно-оптический преобразователь с люминесцентным экраном на выходе; ВОП - волоконно-оптическая пластина; S1, S2, S3 - оптические сигналы: S1 - от объекта наблюдения и фона; S2 - от люминесцентного экрана ЭОП; S3 - после прохождения через ВОП; S4 - электрический сигнал на выходе ФПМ ПЗС.

Недостаток: ВОП имеет разрешающую способность около 30…40 л/мм, что критично сказывается на предельной дальности распознавания небольших объектов. Однако при использовании ЭОП четвёртого и пятого поколений, имеющих большую разрешающую способность, применение ВОП может быть целесообразно.

В данном проекте будет воплощен вариант 3 , так как он имеет явные преимущества:

·  По сравнению с вариантом 1 более удобен в эксплуатации, устойчив к внешним воздействиям, лучше качество изображения, меньше энергетических потерь.

·  По сравнению с вариантом 2 более высокое отношение сигнал/шум, которое можно получить, не прибегая к сложному охлаждению.

·  По сравнению с вариантом 4 лучше качество изображения.

3.2  Описание конструкции КТВС и ее узлов

Конструкция лазерной осветительной системы

Конструкция ЛОС представлена на рис. 26.

Рис. 13. Конструкция лазерной осветительной системы.

При сборке базовым узлом является корпус с предустановленными печатными платами поз 2. В него устанавливается лазерная батарея поз. 3. Посадка происходит по гладкой цилиндрической поверхности диаметром 41 мм. Затем на ту же поверхность устанавливается кольцо поз. 4, которое определяет расстояние между лазерами и коллиматорами. Это расстояние (13,19 мм) обеспечивается подрезкой торца кольца поз 4.

Затем на кольцо устанавливается растр коллиматоров поз. 1, в него по гладкой цилиндрической поверхности диаметром 39 мм – защитное стекло.

Последнее в свою очередь прижимается крышкой.

Обоснование допусков.

Очевидно, что посадки с зазором по 12-му квалитету приведут к поперечному смещению друг относительно друга коллиматорного и лазерного узлов. Это приведет к тому, что оптическая ось выходящего излучения будет не параллельна оптическим осям лазеров. Однако при сборке всей КТВС юстировка приемных каналов будет проводиться именно относительно пучка лучей осветителя, поэтому такие допуски можно признать удовлетворительными. В свою очередь, расходимость пучка чувствительна к дефокусировке, поэтому на нее назначен допуск ±20 мкм.

Конструкция дневной телевизионной системы.

Рис. 14. Конструкция ДТВ.

Камера телевизионная в оправе поз. 1 соединяется по резьбовой поверхности с объективом в оправе поз. 2. Для обеспечения размера заднего фокального отрезка с заданной точностью (0,6 мм) используется юстировочное кольцо поз.3. Его толщина уменьшается путем вытачивания на токарном станке до нужного значения.

После юстировки кольцо и оправа объектива соединяются штифтами поз. 4 с оправой камеры.

Конструкция низкоуровневой телевизионной системы.

Рис. 15 Конструкция НУТВ.

Здесь объектив переноса поз. 5 вкручивается по резьбовой поверхности в оправу ЭОП 6. Затем к этой оправе присоединяется винтами телевизионная камера 2. Размер между объективом переноса и камерой обеспечивается подрезкой торца оправы ЭОП.

Затем получившийся узел из двух оправ по цилиндрической поверхности диаметром 60 мм соединяют оправой сб. ед. поз 4, и фиксируют крышкой поз. 8 при помощи кольца поз. 7. Расстояние между линзой и ЭОП регулируется подрезкой одной из поверхностей сб. ед. поз. 6.

Конструкция КТВС.

Рис.16. Конструкция КТВС.

На данном этапе сборки проводится юстировка каналов. Сначала на коллиматор (не показан) наводится излучение лазерной системы подсветки поз. 2. Затем с помощью высокоточных подвижек коллиматора изображение на его экране совмещают с центром перекрестия. ЛОС поз. 2 штифтуют штифтами поз. 10.

Затем коллиматор перемещается в плоскости, перпендикулярной осям каналов, в положение для юстировки ДТВ поз 1. В автоколлимационном режиме сборщик получает изображение блика от первой оптической поверхности. Перемещая сб. ед. в горизонтальной плоскости вручную (это позволяют выполненные с зазором отверстия плиты поз. 5), а в вертикальной – с помощью установочных винтов поз. 8, добиваются совпадения изображения блика с центром перекрестия экрана коллиматора.

Затем сб. ед. штифтуют

Юстировку НУТВ поз. 3 проводят аналогично.

Точность современных коллиматоров и их подвижек (до 20’’) позволяет легко добиться отклонения от параллельности каналов

Величиной не более 3’.

В завершение на КТВС закрепляется защитный кожух поз. 4.

Вывод

·  Проведен анализ вариантов конструкции КТВС, выбран вариант с раздельными каналами для дневной и ночной работы прибора.

·  Проведен анализ вариантов конструкции НУТВ, выбран вариант со структурой Объектив+ЭОП+Объектив+ПЗС.

·  Разработана конструкция основных узлов КТВС. В конструкцию были внедрены конструктивные элементы, позволяющие провести юстировку осей трех каналов с точностью до 3’ .

Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) — это устройство, преобразующее электронные сигналы в оптическое излучение или в изображение, доступное для восприятия человеком (или другим приемником). Термином ЭОП называют устройство, содержащее:

а) фотокатод, преобразующий слабые световые потоки в потоки электронов,

б) усилитель этих электронных потоков,

в) бомбардируемый электронным потоком люминесцентный экран, на котором воспроизводится усиленное изображение.

В проектируемом приборе (КТВС) используется ЭОП 58 ЭГ

(ДТУА 433244.005 ТУ). В качестве усилителей электронных потоков в таком ЭОПе используется микроканальная пластина (МКП).

Для оборачивания изображения используется волоконно-оптический элемент с углом поворота изображения 180° (ВОЭ180).

Эти детали изготавливаются на основе технологии производства волоконно-оптических пластин (ВОП). Рассмотрим эту технологию

Похожие работы

Проектирование системы охранной сигнализации

Скачать

72995

13

4

... и материалов, проведением монтажных и пусконаладочных работ. Сметный расчёт стоимости данных затрат приведён в приложениях. Таблица 5.1 – Расходы на проектирование, закупку оборудования и материалов и производство работ по системе охранной сигнализации пожаре. Наименование статей затрат Стоимость в текущих ценах, руб. Оборудование 833 915 Материалы 347 930 Монтажные работы 3213388 ...

Модернизация системы видеонаблюдения центрального офиса коммерческого банка

Скачать

76314

9

0

... с определенной частотой. В таких условиях постоянное наблюдение невозможно. 3. Технические решения по модернизации системы видеонаблюдения   Существующая в рассматриваемом коммерческом система видеонаблюдения имеет ряд недоработок. В целях ее усовершенствования для полного соответствия целям банка в сфере видеонаблюдения разработан комплекс мер заключающийся в следующем: 1.  Замена ...

Проект защиты информации с разработкой системы видеонаблюдения

Скачать

108974

7

9

... эта система будет неполной без интегрирования с ней системы видеонаблюдения, которая обеспечит визуальный просмотр времени и попыток несанкционированного доступа к информации и обеспечит идентификацию личности нарушителя.   2.4 Разработка системы видеонаблюдения объекта защиты Целевыми задачами видеоконтроля объекта защиты является: 1) обнаружение: -  общее наблюдение за обстановкой; -  ...

Технология обработки поездов в парке приема

Скачать

169484

17

11

... ГУ-23 с описанием повреждения и не снимать с ответственного простоя до выяснения обстоятельств повреждения вагона грузополучателем. 2. Организация работы системы «Парк приема-горка» 2.1 Технология обработки поездов в парке приема При подходе поезда дежурный по станции, предварительно согласовав с маневровым диспетчером парк и путь приема, извещает работников станции по громкоговорящей ...