Инфракрасные системы «смотрящего» типа

СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ТИПОВЫХ ИНФРАКРАСНЫХ СИСТЕМ «СМОТРЯЩЕГО» ТИПА

На обобщенной структурной схеме ИКС «смотрящего» типа [61] (рис. 1.1) показаны лишь основные звенья типовой ИКС, участвующие в преобразовании оптического сиг­нала, характеризующего пространство объектов в невидимой области спектра, в види­мое изображение, воспринимаемое наблюдателем. В состав ИКС могут входить и дру­гие звенья, например система стабилизации оптической оси или линии визирования. Более подробно отдельные звенья ИКС будут рассмотрены далее. Здесь же важно отме­тить, что создание достаточно качественной системы возможно лишь при учете пара­метров и характеристик всех звеньев ИКС, включая параметры и характеристики объ­ектов наблюдения, помех, фонов, среды распространения оптических сигналов, осно­вания или платформы, на которой устанавливается ИКС, а также человека - наблюдателя.

Одними из распространенных и давно известных ИКС [16, 31] являются приборы ночного видения. В них объектив в плоскости фотокатода электронно-оптического преобразователя (ЭОП) строит изображение, которое затем, например с помощью

Л

Электронный блок обработки информации

Рис. 1.1. Обобщенная структурная схема ИКС «смотрящего» типа

Фокусирующей-отклоняющей системы, переносится на экран-анод. Происходящее при таком переносе увеличение кинетической энергии фотоэлектронов вызывает свечение люминесцентного экрана в видимой области спектра. Видимое изображение через оку­ляр наблюдается человеком-оператором.

При малых уровнях освещенности пространства объектов в состав ИКС «смотряще­го» типа с многоэлементным матричным приемником излучения между объективом и твердотельным приемником или передающей телевизионной трубкой иногда включают усилители яркости изображения (рис. 1.2). Такой усилитель работает как ЭОП, в кото­ром кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается с помощью электронной сис­темы переноса изображения с фотокатода на анод.

В качестве электронного тракта обработки информации можно использовать раз­личные устройства, в том числе и компьютер. Выходным устройством может быть мо­нитор (дисплей), отображающий информацию в реальном масштабе времени, а также принтер или устройство записи и хранения информации, например фотопленка, маг­нитная лента, СБ-диск, обеспечивающие получение или тиражирование изображений в виде «твердых» копий. Иногда эти устройства работают параллельно. Применяемая во многих ИКС двухступенчатая схема преобразования изображения во многом объясня­ется желанием преобразовать аналоговый оптический сигнал (изображение) в более удобную цифровую форму, для чего и используется многоэлементный твердотельный приемник излучения или передающая электронная трубка в сочетании с электронными звеньями, преобразующими аналоговый сигнал в цифровой.

Для обеспечения требуемого качества изображения аналоговый сигнал, снимаемый с приемника, предварительно усиливается, а затем квантуется, т. е. преобразуется в цифровую форму. Используя хорошо освоенные и весьма эффективные методы обра­ботки цифровых изображений, можно отфильтровать сигнал от помех, а затем цифро­вую форму изображения реконструировать в удобную для представления на экране мо­нитора и восприятия его человеком-наблюдателем аналоговую форму.

В заключение рассмотрим обобщенную структурную схему лазерной системы виде­ния, т. е. системы активного типа (рис. 1.3) [27]. Механизм работы и устройство отдель­ных звеньев достаточно подробно описаны в литературе [15, 16, 27 и др.]. Помимо ука-

Занных звеньев ИКС активного типа могут иметь в своем составе сканирующее устрой­ство (как в передающем, так и в приемном каналах), обеспечивающее согласованную ра­боту (синхронизацию) передающего и приемного каналов, например синхронное с пере­мещением лазерного зондирующего пучка изменение угловой диаграммы приемного ка­нала. При сканировании увеличивается поле обзора системы и улучшается ее помехоза­щищенность. Блок обработки данных осуществляет цифровую обработку и формирова­ние аналогового сигнала на телевизионном мониторе. Контроллер управления формирует синхронизирующие и управляющие сигналы, индикацию режимов работы ИКС, выпол­нение команд оператора.

В системе предусмотрена возможность предварительного наведения (вручную или автоматически) на объект с помощью визирного устройства и привода подвижного ос­нования или платформы. Такую систему можно комплексировать с системами целеука­зания, пеленгаторами, локаторами, как оптико-электронными, так и радиоэлектронны­ми или акустическими.