Тепловізійна камера

Тепловізійна камера, яка містить оптично з'єднані інфрачервоний об'єктив та піровідикон, обладнаний фокусуючою та відхилювальною системами, відеопідсилювач, вхід якого з'єднаний із сигнальним виходом піровідикона, а вихід - з виходом тепловізійної камери, блок живлення піровідикона, вихід якого з'єднаний з фокусуючою сис темою та електродами піровідикона, а також генератор рядкової та кадрової розгорток, підсилювачі відхилення, виходи яких під'єднані до відхилювальної системи піровідикона, синхрогенератор, вихід якого підключений до блока живлення піровідикона, генератора рядкової та кадрової розгорток та виходу тепловізійної камери, яка відрізняється тим, що між виходами генератора рядкової та кадрової розгорток і входами підсилювачів відхилення введено регулятори відхилювальних струмів по рядку та кадру, причому перший і другий входи регулятора відхилювальних струмів по рядку і кадру з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ виходами генератора рядкової та кадрової розгорток, третій вхід - з виходом синхрогенератора, а виходи регулятора відхилювальних струмів під'єднані до ВІД Винахід відноситься до техніки телебачення і може бути використаний у тепловізійних системах неруинівного контролю на базі піровідикона Найближчим за технічною суттю до тепловізійної камери є серійна тепловізійна камера, яка містить оптично з'єднані інфрачервоний об'єктив та піровідикон, обладнаний фокусуючою та відхилювальною системами, відеопідсилювач, вхід якого з'єднаний із сигнальним виходом піровідикона, а вихід - з виходом тепловізійної камери, блок живлення піровідикона, вихід якого з'єднаний з фокусуючою системою та електродами піровідикона, а також генератор рядкової та кадрової розгорток, виходи якого з'єднані з входами підсилювача відхилення, виходи якого під'єднані до відхилювальноі системи піровідикона, синхрогенератор, вихід якого під'єднаний до блоку живлення піровідикона, генератора рядкової та кадрової розгорток і виходу тепловізійної камери (Техническое описание АЯ2 823 016 ТО "Тепловизор с блоком цифровой памяти для усовершенствованного вагоналаборатории контактной сети", 1988г) площі зчитуючого растру, а відтак - до зменшення числа активних елементів розкладу зображення (тобто до обмеження роздільної здатності, забезпечуваної мішенню піровідикона), погіршення відношення сигнал/шум внаслідок неоптимального використання смуги частот відеопідсилювача та збільшення комутаційної шерційності Необхідність формування описаного зчитуючого растру обумовлюється, зокрема, багатофазовим процесом сканування мішені Робочий режим піровідикона полягає в циклічному виконанні ПОСЛІДОВНОСТІ фаз сканування "компенсація" - "вирівнювання" - "зчитування" (Singer В, et al, Suppression of pedestal noise in a pyroelectnc vidicon // IEEE Transaction on Electron Devices, 1980, Vol ED - 27, P 1 9 3 - 1 9 8 ) Корисний сигнал формується в фазі "зчитування" В фазі "компенсація" створюється надлишковий п'єдестал - додатний потенціал зміщення сканованої поверхні мішені, неоднорідності та шуми якого зменшуються в фазі "вирівнювання" В залежності від діючої фази сканування на електродах піровідикона встановлюються ВІДПОВІДНІ потенціали, що впливає на ефективність дії відхилювальної системи і, таким чином, викликає зміну розміру растра в різних фазах сканування При цьому растр, сформо Однак у відомому пристрої є необхідність формування зчитуючого растру таких розмірів, щоб він повністю описував коло мішені піровідикона Це приводить до неефективного використання ПОВІДНИХ ВХОДІВ підсилювача відхилення 44077 ваний в режимі швидких електронів (фаза компенсації), коли на мішень наноситься додатний заряд, є більшим за растр, сформований в режимі повільних електронів (фази "зчитування" та "вирівнювання"), коли на мішень наноситься від'ємний заряд При невиконанні умови повного перекриття растром зчитування (чи растром вирівнювання) кола мішені, на мішені будуть існувати ділянки, які скануються лише в режимі швидких електронів (як за рахунок більшого розміру растру компенсації, так і за рахунок паразитних потоків електронів), що приведе до порушення рівноваги між процесами заряду-розряду на всій площі мішені і, ВІДПОВІДНО, до переходу всіх фаз сканування в режим швидких електронів, коли на мішень буде наноситись лише додатний заряд, наслідком чого буде припинення формування відеосигналу Формування описаного зчитуючого растру пов'язане також з необхідністю проведення перед початком роботи поляризації всієї площі мішені піровідикона Поляризація мішені полягає в послідовному застосуванні фаз сканування "поляризація" (режим швидких електронів) та "розрядка" (режим повільних електронів) Растри, створювані в цих фазах, повинні повністю описувати коло мішені, що досягається шляхом встановлення ВІДПОВІДНИХ розмірів найменшого з формованих растрів - растру зчитування дозволяє встановити розміри растру в кожній із фаз заданих розмірів, що забезпечить збільшення числа активних елементів розкладу зображення та покращання відношення сигнал/шум При цьому, регулятори відхилювальних струмів по рядку та кадру можуть бути виконані, наприклад, у вигляді додаткових масштабуючих резисторів-подільників, зашунтованих комутаторами із керованими входами На фіг 1 зображена тепловізійна камера, на фіг 2 - варіант виконання регуляторів відхилювальних струмів, на фіг 3,4 - схематично показано скануючі растри, які формуються в запропонованій тепловізійній камері фіг 3 та в серійній тепловізійній камері фіг 4 в різних фазах сканування Пристрій складається з інфрачервоного об'єктива 1, піровідикона 2 з сигнальним виходом 3 та керуючими електродами 4, обладнаного фокусуючою 5 та відхилювальною 6 системами, відеопідсилювача 7, блоку живлення 8 піровідикона, генератора рядкової та кадрової розгорток 9, підсилювачів відхилення 10, синхрогенератора 11, регулятора відхилювальних струмів 12 по рядку та кадру та виходу пристрою 13 Регулятори відхилювальних струмів 12 по рядку і кадру складаються із додаткових масштабуючих резисторів - ПОДІ Таким чином, згадані вище причини не дозволяють вписати зчитуючий растр в мішень піровідикона і ефективно використати його площу В основу винаходу поставлено завдання створення тепловізійної камери, в якій шляхом регулювання розміру растру в кожній з фаз сканування забезпечувалась би можливість роботи піровідикона із частково чи повністю вписаним в коло мішені растром зчитування, що забезпечить збільшення числа активних елементів розкладу зображення та покращання відношення сигнал/шум Поставлена задача вирішується тим, що в тепловізійну камеру, яка містить оптично з'єднані інфрачервоний об'єктив та піровідикон, обладнаний фокусуючою та відхилювальною системами, відеопідсилювач, вхід якого з'єднаний із сигнальним виходом піровідикона, а вихід - з виходом тепловізійної камери, блок живлення піровідикона, вихід якого з'єднаний з фокусуючою системою та електродами піровідикона, а також генератор рядкової та кадрової розгорток, підсилювачі відхилення, виходи яких під'єднані до відхилювальної системи піровідикона, синхрогенератор, вихід якого підключений до блоку живлення піровідикона, генератора рядкової та кадрової розгорток та виходу тепловізійної камери, згідно з винаходом, у неї додатково між виходами генератора рядкової та кадрової розгорток і входами підсилювачів відхилення введено регулятори відхилювальних струмів по рядку та кадру, причому перший і другий входи регулятора відхилювальних струмів по рядку і кадру з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ виходами генератора рядкової і кадрової розгорток, третій вхід з виходом синхрогенератора, а виходи регулятора відхилювальних струмів під'єднані до ВІДПОВІДНИХ ВХОДІВ підсилювача відхилення Інфрачервоний об'єктив 1 оптично з'єднаний із піровідиконом 2, сигнальний вихід 3 якого підключено ло входу відеопідсилювача 7, а вихід відеопідсилювача 7 до виходу пристрою 13 Вихід блока живлення 8 піровідикона з'єднано з фокусуючою системою 5 та керуючими електродами 4 піровідикона Виходи генераторів рядкової та кадрової розгорток 9 через послідовно з'єднані регулятори відхилювальних струмів 12 та підсилювачі відхилення 10 підключені до відхилювальної системи 6 Вихід синхрогенератора 11 з'єднаний з входом генератора рядкової та кадрової розгорток 9, третім входом регулятора відхилювальних струмів 12, входом блока живлення 8 піровідикона та виходом пристрою 13 Додаткові масштабуючі резистори подільники 14 та 15, зашунтовані комутаторами 16 та 17, керуючі входи яких з'єднані з третім входом регулятора відхилювальних струмів 12, підключені між виходами генератора рядкової та кадрової розгорток 9 та входами підсилювача відхилення 10 Введення керованих синхрогенератором регуляторів відхилювальних струмів по рядку та кадру ЛЬНИКІВ 14 та 15 та комутаторів 16 та 17 Тепловізійна камера працює наступним чином При ввімкненні тепловізійної камери здійснюється початкова підготовка мішені У ВІДПОВІДНОСТІ з сигналами синхрогенератора 11, блок живлення 8 подає на керуючі електроди 4 піровідикона та фокусуючу систему 5 ПОСЛІДОВНІСТЬ потенціалів, необхідну для проведення фаз "поляризація" та "розрядка" для здійснення початкової підготовки мішені піровідикону 2 Одночасно синхрогенератор 11 запускає генератори рядкової та кадрової розгорток 9, ВИХІДНІ напруги яких через регулятор відхилювальних струмів 12, подаються на підсилювачі відхилення 10, які формують пилоподібні струми в відхилювальній системі 6 При цьому регулятор відхилювальних струмів 12, керований синхрогенератором 11, для кожної з фаз сканування "поляризація" та "розрядка" встановлює на входах підсилювачів відхилення 10 такі значення напруги 44077 яким відповідає в відхилювальній системі 6 значення струмів відхилення, необхідне для формування описаного растру розміру Н' х L' (21 на фіг 3), який покриває всю мішень (18 на фіг 3), піровідикона 2 Після проведення підготовки мішені, встановлюється робочий режим, коли за сигналами синхрогенератора 11 блок живлення 8 подає на керуючі електроди 4 піровідикона 2 ПОСЛІДОВНІСТЬ потенціалів, яка забезпечує виконання циклічної ПОСЛІДОВНОСТІ фаз сканування "компенсація" - "вирівнювання" - "зчитування", кожна з яких здійснюється, наприклад, в окремому полі розгортки При цьому регулятор відхилювальних струмів 12, керований синхрогенератором 11, встановлює в кожній з фаз сканування растр необхідного розміру, а саме, в фазі "зчитування" формується растр розміру п' х Г (19 на фіг 3), який є вписаним в коло мішені піровідикона 2, в фазі "компенсація" розмір растру встановлюється дещо більшим за розмір растру в фазі зчитування (20 на фіг 3), в фазі "вирівнювання" формується растр розміру Н' х L' (21 на фіг 3, який покриває всю мішень піровідикона 2 Растр, створюваний в фазі вирівнювання тепер, крім своєї основної функції - зменшення неоднорідностей та шумів п'єдесталу, виконує також функцію стабілізації потенціалу поверхні мішені, пері одично розряджаючи ділянки мішені з надлишковим потенціалом, що дає можливість вписати растр зчитування в коло мішені піровідикона 2 Утворений на сигнальному виході 3 піровідикона 2 в фазі "зчитування" корисний сигнал подається на вхід відеопідсилювача 7, вихідний сигнал якого на виході пристрою 13 є інформаційним вихідним сигналом тепловізійної камери На фіг 4 показано, як у серійній тепловізійній камері в фазах сканування "зчитування" та "вирівнювання" формується описаний растр 22 розміром h х І, який в фазах сканування "поляризація", "розрядка" та "компенсація" збільшується відносно площі кола мішені 18 до розміру Н х L, 23 За рахунок формування вписаного в коло мішені растру зчитування, збільшується число активних елементів розкладу зображення та час зчитування кожного елемента рядка При цьому покращуються реальна роздільна здатність та відношення сигнал/шум Таким чином, додаткове введення в пристрій керованих синхрогенератором регуляторів відхилювальних струмів по рядку та кадру, дозволяє покращити відношення сигнал/шум при оптимальному використанні смуги частот відеопідсилювача і зменшити комутаційну шерційність ъ В 1 2 10 ФІГ. 1 до 10 < I 14 N 16 17 15! від 11 від 9 Фіг. 2 44077 21 Фіг. З 18 Фіг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90