Методы расчета и выбора основных параметров спектрозональных оптико-электронных систем видимого и коротковолнового инфракрасного диапазонов

• Автор: Яроцкая, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Обзор методов построения низкоуровневых спектрозональных оптико-электронных систем видимого и коротковолнового ИК диапазонов.
1.1 Электронно-оптический преобразователь, реализующий способ пространственного смешения цветов и ПНВ на его основе
1.2 Цветной прибор ночного видения, реализующий способ поочередного смешения цветов

1.3 Цветной ПНВ, основанный на способе одновременного смешения цветов

1.3.1 «Псевдо-цветной» ПНВ.параллельного типа

1.3.2 Низкоуровневая цветная телевизионная камера-параллельного типа

1.4 Особенности ЭОП и-ГМП, входящих в состав НУ СЗОЭС видимого

диапазона
1.4.1' Цветные гибридно-модульные преобразователи
1.5 ПЗС-камеры с электронным умножением'
1.6 Коротковолновые инфракрасные (КВИК) камеры
Выводы по главе
Глава 2. Сравнительный анализ НУ СЗОЭС, функционирующих на базе ЭОП,
ГМП и ЕМССБ по их чувствительности и разрешающей способности
2. Г Обобщенная структурная схема низкоуровневой спектрозональной оптико-электронной системы видимого и КВИК - диапазонов
2.2 Методика определения чувствительности низкоуровневых
спектрозональных оптико-электронных систем
23 Оценка чувствительности для различных схем построения низкоуровневых спектрозональных оптико-электронных систем
2.3.1 Оценка чувствительности низкоуровневой цветной телевизионной камеры параллельного типа
2.3.2 Оценка чувствительности «псевдо-цветного» бинокля с фильтрами

' 2.3,5 Оценка чувствительности,низкоуровневой цветной телевизионной
системы на базе «псевдо-цветного» бинокля с фильтрами и ЭОП с матрицей

2.3.6 Оценка чувствительности НУ ЦТВС на основе ЕМССО
2.4 Сравнение различных схем низкоуровневых спектрозональных оптикоэлектронных систем поих чувствительности'

2.5 Методика определения разрешающей.способности низкоуровневых

спектрозональных оптико-электронных систем
' 2.5.1 Оценка разрешающей способности для различных схем построения,

| низкоуровневых спектрозональных оптико-электронных систем

!, Выводы по главе

| Глава 3. Особенности выбора и оценки параметров оптических систем;

используемых в НУ СЗОЭС. Разработка алгоритма совмещения

изображений, формируемых каналами видимого и КВ НЕС диапазонов

| 3.1 Основные требования, предъявляемые к оптическим системам НУ

СЗОЭС видимого и КВИК диапазонов

; 3.2 Выбор конструктивных параметров,объектива для работы в составе НУ .
I СЗОЭС
3.3 Выбор объектива для спектрального диапазона 0,4 -г-1,7 мкм

3.4 Двухканальная система широкого спектра
3.5 Расчет систем переноса изображения на основе репродукционных объективов

3.6 Метод геометрического совмещения изображений
/• 3.6.1 Смещение, поворот и масштабирование изображений

2.3.3 Оценка чувствительности «псевдо-цветного» бинокля на базе двух ЭОП с разными спектральными характеристиками фотокатодов
2.3.4 Оценка чувствительности низкоуровневой цветной телевизионной системы на базе «псевдо-цветного» бинокля из двух гибридно-модульных преобразователей с разными спектральными характеристиками фотокатодов
3.6.2 Преобразование координат
3.6.3 Алгоритм геометрического совмещения изображений камер А и В
Выводы по главе
Глава 4. Способы обеспечения цветности изображения объектов в условиях низкой освещенности. Экспериментальные исследования камер КВИК-диапазона
4.1 Варианты схем построения НУ ЦТВК видимого диапазона на основе ГМП
4.1.1 Недостатки НУ ЦТВК, основанных на способе одновременного смешения цветов
4.1.2 НУ ЦТВК, последовательного типа с фильтрами, выделяющими излучения цветов (длин волн), дополнительных по отношению к основным
(1ЮВ) цветам
4.1.2.1 Блок-схема телевизионной камеры с последовательным формированием сигналов
4.1.3 Способ получения цветного изображения в условиях низкой
освещенности
4.2 Исследование эффективности работы телевизионной камеры КВИК-диапазона при наличии в атмосфере рассеивающих и поглощающих
излучение частиц
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение 1. Расчет оптической системы
Библиография

Принцип работы ЦГМП заключается в следующем. Лучи света, пройдя через фильтры 2 1ЮВ-триад и толщу фотокатода 4, выбивают электроны из поверхности фотослоя. Число электронов, испускаемых каждой из точек фотокатода, нанесенного на соответствующие фильтры 1ЮВ-триад, будет пропорционально их освещенности и длине волны (цвету) «накрывающего» их фрагмента изображения.
Электроны, эмитированные фотокатодом, фокусируются, ускоряются электрическим полем прибора и попадают на тыльную сторону (подложку) электронно-возбуждаемой цветной ПЗС-матрицы. Таким- образом, на подложке матрицы формируется- электронное изображение, плотность отдельных элементов которого зависит от расположения и отражающих свойств цветных фрагментов на поверхности объекта. В1 результате столкновения первичных электронов с материалом подложки, которым, как правило, является кремний р-типа, возникает большое количество вторичных электронно-дырочных пар. Вторичные носители заряда (в частности, электроны) диффундируют к фронтальной поверхности ПЗС-матрицы и накапливаются в ее потенциальных ямах, образуя сигнальный заряд. Таким образом кремниевая подложка ПЗС-матрицы. выполняет роль МКП ЭОП, но при этом из-за отсутствия ионно-барьерной пленки практически не вносит шумов в усиливаемый поток электронов. Система фокусировки ГМП построена таким образом, что электроны, выбитые из фотокатода светом, прошедшим, например, через красный фильтр 1ШВ-триады, аккумулируются в потенциальной яме (ячейке) расположенной под «красным» пикселем ПЗС-матрицы и т.д.
С помощью блока управления 8 осуществляется поэлементное считывание сигнала с потенциальных ям ПЗС-матрицы, его обработка и формирование видеосигнала. При этом сигналы с выходов ячеек матрицы, сопряженных с Я-фильтрами входного окна 2, подаются на элементы цветного экрана 9 красного свечения, сопряженных с В-фильтрами, - на