Устройство визуализации световых сигналов

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано, например, при наблюдении изображения пространственно распределенных импульсного и квази-постоянного световых сигналов прн их независимом изменении по интенсивности в широком динамическом, диапазоне. Устройство содержит блок 1 временной выдержки, управляемый по длительности импульсный источник 2 питания с тремя входами: импульсным, аналоговым и фоточувствительным, оптико-электронный преобразователь 3 изображения с электронным затвором, блок 4 восстановления видимого изображения с регулируемым блоком 5 ния, последовательно включенные блок 7 формирования опережающего синхросигнала и блок 6 измерения амплитуды импульсных световых сигналов. В описании представлены структурные схемы блока измерения амплитуды импульсного сигнала, блока формирования опережающего синхросигнала и управляемого по длительности нмпульсного источника питания. 2 З.П. ф-лы, 4 ил. Q S (Л Фоточувств. Вход h ъ. Ю О5 4 2ffxffd wx (риг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 04 N 5/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИП

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фолочудс угад

2 Уход юг ц/1.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3790498/24 — 21 (22) 12.09.84 (46) 30.03.86. Бюл. У 12 (72) В. В. Комляков, В. В. Апурин, В. А. Белов, И. П. Житенев, Г. А. Самсонов и Ю. В. Филимонов (53) 621.397.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Н 786061, кл. Н 04 N 5/58, 1977, Авторское свидетельство СССР Р 725267, кл, Н 04 и 5/58, 1978, (54) УСТРОЙСТВО ВИЗУАЛИЗАЦИИ СВЕТОВЫХ

СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано, например, при наблюдении изображения пространственно распределен» ных импульсного и квази-постоянного световых

„„SU„„1221764 д сигналов при их независимом изменении по интенсивности в широком динамическом. диапазоне. Устройство содержит блок 1 временной выдержки, управляемый по длительности импульсный источник 2 питания с тремя входами; импульсным, аналоговым . и фоточувствительным, оптико-электронный преобразователь 3 изображения с электронным затвором, блок 4 восстановления видимого изображения с регулируемым блоком 5 питания, последовательно включенные блок 7 формирования опережающего синхросигнапа и блок 6 измерения амплитуды импульсных световых сигналов. В описании представлены структурные схемы блока измерения амплитуды импульсною сигнала, блока формирования опережающего синхросигнала и управляемого по длительности импульсного источника питания, 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1221764 2

t0

Изобретение относится к радиотехнике, предназначено для наблюдения изображения пространственно распределенных импульсного и квази-постоянного световых сигналов при их независимом изменении по интенсивности в широком динамическом диапазоне, и может быть использовано, например, при иссле-; довании турбулентности атмосферы узконаправленным импульсным лазерным лучом.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности путем поддержания на постоянном уровне яркости и соответственно контраста изображения двух составляюших светового сигнала: квази-постоянной и импуль. ской при их независимом изменении по интенсивности в широком динамическом диапазоне, повышение чувствительности путем адаптивной синхронизации по световому импульсному сигналу.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства визуализации световых сигналов; на фиг. 2 — структурная схема блока измерения амплитуды импульсного сигнала; на фиг, 3 — структурная схема блока формирования опережающего синхросигнала; на фиг.4— структурная схема управляемого по длительности импульсного источника питания.

Устройство визуализации световых сигналов содержит (фиг. 1) последовательно соединенные блок 1 временной выдержки, управляемый по длительности импульсный источник

2 питания с тремя входами: импульсным, аналоговым и фоточувствительным, оптикоэлектронный преобразователь 3 изображения с электронным затвором, блок 4 восстановле- ° ния видимого изображения, к которому подключен регулируемый блок 5 питания. Последовательно включенные блок 6 измерения амплитуды импульсных световых сигналов и блок 7 формирования опережающего синхросигнала подключены к входам блока 1, импульсного источника 2 питания и блока 5 питания, Блок 6 измерения амплитуды импульсных сигналов содержит (фиг, 2) последовательно включенные фотодетектор 8, фильтр 9 верхних частот, усилитель 10, выпрямитель 11 и резистивно-емкосгную нагрузку 12, выход кбторой является выходом блока 6, вторым выходом которого является выход фильтра 9.

Блок 7 формирования опережающего сик» хросигнала содержит (фиг. 3) входной триггер 13, два одинаковых логических блока

14 и 15, к счетным входам которых подключен импульсньй генератор 16 и выходной элемент ИЛИ 17. Каждый из логических блоков 14 и 15 содержит двоичньй реверcHBHblH счетчик 18, к разрядным выходам (р) которого подключены первый элемент ИЛИ

19 и последовательно включенные второй элемент ИЛИ 20 и одновибратор 21. К управляемому вхоцу "Вычитание" (в) счетчика 18 подключен элемент И 22, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ

19. Управляемьй вход "Сложение" (с) счетчика 18 каждого из блоков 14 и 15 подключен к второму входу элемента И 22 дру гого блока 14 или 15 и соответственно к прямому или инверсному выходам триггера

13, s выходы одновибраторов 21 блоков 14 и 15 подключены к разным входам элемента ИЛИ -17., При- этом счетными входами блоков 14 и 15 является счетный вход (т) счетчика 18.

Управляемый по длительности импульсный источник 2 питания содержит (фиг. 4) последовательно включенные регулируемьй источник 23 опорного напряжения, интегратор

24 со сбросом по второму входу, выпрямитель 25, резистивно-емкостную нагрузку 26 и блок 27 сравнения, к второму входу которого подключен фоточувствительный интегратор 28 со сбросом, а к выходу — коммутатор 29, к второму входу которого подключен источник 30 питания. Первым входом источника 2 являются импульсные входы интеграторов 24 и 28 и коммутатора

29, вторым входом — аналоговый вход регулируемого источника 23, а третьим Входом — фоточувствительный вход интегратора 28.

Оптико-электронньй преобразователь 3 изображения coöåðæèò как минимум объектив, фотокатод, секцию переноса фотоэлектронного изображения на мишень, которая является составной частью блока 4 восстановления видимого изображения, и электронный затвор. В качестве электронного затвора может быть использован один иэ фокусирующих электродов секции переноса. Блок 4 может также содержать телевизионные устройства для работы узла считывания электронного изображения на мишени и работы приемной трубки. Преобразователь 3 и блок

4 обеспечивают возможность применения в устройстве визуализации как передающих телевизионных трубок типа суперортикон или супервидикон, так и электронно-оптических преобразователей. В последнем случае блок 4 содержит только мишень в виде катодо-люминисцентного экрана, на котором восстанавливается видимое изображение. Для плавного изменения чувствительности преобра эователя 3 к блоку 4 подключен регулируемый внешним напряжением блок 5 питания, 1221764

Устройство визуализации работает следующим образом.

Изображение объекта, состоящее из прос транственно распределенных импульсного и квази-постоянного световых сигналов, поступает через объектив на фотокатод оптикоэлектронного преобразователя 3 изображения с электронным затвором, где преобразуется в фотоэлектронное иэображение. Это изображение в моменты времени, соответствующие открытому состоянию электронного затвора, переносится секцией переноса в преобразователе 3 на электронную мишень блока 4, в котором происходит восстановление види мого изображения. Устройство осуществляет автоматическое регулирование интенсивности фотоэлектронного иэображения обоих видов световых сигналов с целью поддержания яркости их изображения на экране блока 4 на постоянном уровне.

Регулирование осуществляется двумя споибами. Яркость изображения импульсного сигнала регулируется плавным изменением выходного напряжения блока 5 питания, который этим напряжением изменяет чувст вительность мишени блока 4. Регулирование блока 5 питания осуществляется выходным напряжением блока 5 измерения амплитуды импульсных световых сигналов. Это напряжение определяется интенсивностью светового импульсного сигнала, поступающего на вход блока 6. При этом соотношение между чувствительностью мишени и амплитудой импульсных световых сигналов соответствует обратно пропорциональному закону, т. е. большей интенсивности импульсных сигналов соответствует меньшая чувствительность ми шени и наоборот. Благодаря этому яркость изображения этого сигнала на экране блока

4 поддерживается на постоянном уровне.

Яркость изображения квази-постоянного светового сигнала при изменении ее интенсивности нодцерживается на постоянном уровне за счет изменения времени открытого состояния затвора преобразователя 3. При этом зависимость между интенсивностью сигнала и этим временем соответствует обратно пропорциональному закону, т. е. большей инстенсивности квази-постоянного сигнала соответствует меньшее время открытого состояния затвора. Регулирование этого времени осуществляется управляемым по длительности импульсным источником 2 питания с тремя входами: первым — импульс ным, вторым — аналоговым и третьим— фотоэлектрическим.

На первый вход источника 2 поступают импульсы блока 1 временной выдепжки, лол действием которых источник 2 вырабатывает выходное импульсное напряжение, которое открывает электронный затвор преобразователя

3. Блок 1 выдерживает временные соотноше ния между импульсами) управляющими различными блоками, входящими в источник 2 питания. Время действия импульса питания источника 2 определяется тремя факторами: выходным напряжением блока 6 измерения

>0 амплитуды, которое поступает на аналоговый вход источника, уровнем интенсйвности квазипостоянной составляющей изображения, постуь лающей на фоточувствительный вход источника

2, и частотой следования импульсов блока 1.

При этом длительность импульса питания или время открытого состояния затвора изменяет- ся: по прямо пропорциональному закону в зависимости от изменения напряжения на аналоговом входе источника; по обратно пропорциональному закону в зависимости GT изменения уровня интенсивности квази-постоян-.. ной составляющей иэображения, поступающей на фоточувствительный вход источника 2, и частоты следования импульсов блока 1 временной выдержки.

Блок 7 формирования опережающего синхросигнала обеспечивает попадание светового импульсного сигнала на фотокатод преобразователя 3 в момент времени, соответствующей открытому состоянию электронного затвора.

Ьлок формирования работает следующим образом.

Со второго выхода блока 6 измерения амплитуды импульсы, соответствующие импульсным световым сигналам, поступают на вход блока 7 формирования, который, в свою очередь, вырабатывает выходной импульс, опережающий по времени световой импульсный сигнал, приходящий на фотокатод преобразователя. Выходной импульс блока формирования запускает блок 1 временной выдержки, который, в свою очередь подает

1 необходимые импульсы для запуска источника

2 питания.

45 Таким образом, автоматическое регулирование чувствительности устройства визуализации происходит в зависимости от изменения абсолютных величин и соотношения между импульсной и квази-постоянной составляю50 шими изображения объекта. Например, увели чение интенсивности светового импульсного сигнала приводит к снижению чувствительности мишени блока 4 и одновременно к увеличению времени открытого состояния элек

55 тронного затвора преобразователя 3, которое в исходном состоянии определяется уровнем интенсивности квази-постоянной составляющей изображения. В результате автоматического ре64 б случае, когда в счетчике 18 отсутствует информация о количестве подсчитываемых и, затем вычитаемых счетных импульсов, т. е. выходы всех его разрядов обнулены. Такой режим работы элемента ИЛИ 19 обеспечивается тем, что входы этой схемы подключены ко всем разрядным выходам счетчика 18.

Поэтому в режиме "Вычитание" счетчик при, обнулении всех разрядов останавливается и ждет команды на режим "Сложение", кото . рая приходит в виде высокого потенциала на вход С с прямого выхода триггера 13 пос-. ле прихода следующего входного импульс

Этот импульс при стабильной частоте следования входных импульсов меняет состояние триггера. в момент остановки счетчика. Поэтому счетчик 18 все время работает поочеРедно в Режимах "Сложение" и "Вычитание".

Элемент ИЛИ 20 подключен только к старшим разрядам счетчика 18. В результате этого, при обнулении разрядов в режиме "Вычитание", на выходе схемы происходит изменение выходного потенциала с высокого на низкий. Из этого перепада напряжения одновибратор 21 формирует синхросигнал, который опережает по времени следующий входной импульс, переводящий счетчик в режим "Сложение". Время опережения определяется произведением периода следования счетных импульсов генератора 16 и числа два в степени количества младших разрядов счетчика 18, которые не подключены к элементу

ИЛИ 20. Количество разрядов счетчика 18 определяется по укаэанной формуле, степень числа которой равна общему количеству разрядов счетчика. В этом случае период следования входных импульсов меньше времени, которое определяется по этой формуле.

S 12217 гулирования чувствительности поддерживается на постоянном уровне на экране блока 4 яркость изображения обеих составляющих сигнала.

Блок 6 измерения амплитуды световых импульсных сигналов (фиг. 2) работает

5 следующим образом.

На вход фотодетектора 8 поступают им. пульсные световые сигналы, которые после детектирования проходят через фильтр 9 верх. них частот к усилителю 10 и на второй вы- 1о ход измерителя. При этом фильтр 9 отделяет импульсные сигналы от квази-постоянной составляющей изображения объекта, попадающей на приемную площадку фотодетектора 8, например фотодиода. С выхода усилителя 10 импульсы через выпрямитель 11 заряжают резистивно-емкостную нагрузку 12, которая является первым выходом измерителя. Таким образом, на этом выходе присутствует напряжение, величина которого прямо пропорциональна величине интенсивности световых импульсных сигналов.

Блок 7 формирования опережающего синх; роимпульса (фиг. 3) работает следующим образом.

Входные импульсы, соответствующие импульсным световым сигналам, поступают на вход триггера 13, поочередно меняя потенциал его прямого и инверсного выходов.

Напряжения с этих выходов управляют режимом работы двух одинаковых логических блоков 14 и 15, счетчики 18 которых работают поочередно в режимах "Сложение" и

"Вычитание" счетных импульсов генератора 16.

Логический блок 14 работает следующим

35 образом. (Последовательность работы другого блока 15 аналогична и только сдвинута во времени на период следования входных импульсов), 4Q

Под действием высокого потенциала (логическая "1") прямого выхода триггера

13, который поступает на вход с двоичного реверсивного счетчика 18, начинается режим "Сложения" счетных импульсов генератора 16. С приходом следующего входного импульса состояние выходов триггера 13 меняется на противоположное. Под действием низкого потенциала на входе с счетчик

I8 останавливается и в следующее мгновение начинает работать в режиме "Вычитание" вследствие того, что высокий потенциал с инверсного выхода триггера через элемент И

22 поступает на вход b счетчика 18. При этом на другом входе элемента И 22 поступает на вход b счетчика 18. При этом íà 55 другом входе элемента И 22 поддерживается высокий потенциал с выхода элемента ИЛИ

19, который изменяется на низкий только в

Таким образом, логический блок 14 вырабатывает синхросигнал, который опережает во времени каждый второй входной импульс.

Логический блок 15, работающий аналогично блоку 14, вырабатывает синхросигнал, опережающий каждый входной импульс из оставшихся, Такой режим работы обеспечивается тем, что последовательность работы этого блока сдвинута по отношению к работе блока 14 на период следования входных импупь сов. Синхросигналы с выходов блоков 14 и 15 обьединяются на выходе формирователя выходным элементом ИЛИ 17. Интервал времени опережения синхросигнала по отношению к световому импульсному сигналу складывается из времени задержки прохождения этого сигнала с входа блока 6 измерения амплитуды до смены команды управления на счетчике 18, времен срабатывания блока 1. временной выдержки, импульсного источника

1221764

2 питания и электронного затвора оптикоэлектронного преобразователя 3, 8

Формула изобретения

Отличительной особенностью схемы блока

7 формирования является малое время перестройки работы при смене частоты следования входных импульсов. Это время состав ляет два периода следования входных импульсов, т. е. достаточно принять только два световых импульса с новой частотой следования для перестройки работы формирователя.

Управляемый по длительности импульсный источник 2 питания (фиг. 4) с тремя входами: импульсным, аналоговым и фоточувствительным работает . следующим образом.

Импульсом с блока 1 временной выдержки, 20 поступающим на импульсный вход источника

2, включаются фоточувствительный интегратор 28, интегратор 24 и коммутатор 29, который подключает источник 30 литания к электронному затвору преобразователя 3 изображения. Интегратор 24 интегрирует сигнал с источника 23 опорного питания и через выпрямитель 25 заряжает резистивно-емкостную нагрузку 26 до максимзльной величины потенциала на ее входе, откуда сигнал поступает íà 30 на вход блока 27 сравнения. Сигнал с интегратора 28, соответствующий интенсивности светового потока квази-постоянной составляюшей изображения, поступает на второй вход блока 27 сравнения, который в момент совпадения величин сигналов с интегратора 28 и нагрузки 26 выключает коммутатор

29, отключаюший, в свОю очередь, электронный затвор преобразователя 3 от источника

30 питания. Следуюшим импульсом блока 1 40 стираются ранее накопленные сигналы на интеграторах 24 и 28 и осушествляется запуск этих интеграторов и коммутатора 29, после чего весь цикл повторяется. При этом изменение напряжения на аналоговом входе 45 источника 2 питания и частоты следования импульсов с блока 1 временной выдержки . приводит к изменению длительности импульса выходного напряжения источника 2 по прямо пропорциональному закону. Изменение интенсивности светового потока по фоточувствительному входу источникз 2, которым является фоточувствительный вход интегратора 28, изменяет длительность выходного импульса напряжения по обратно пропорциональному закону.

Устройство визуализации световых сигналов, состояшее из последовательно соединенных блока временной выдержки, управляемого по длительности импульсного источника питания с тремя входами —.импульсным, анзлогс» вым и фоточувствительным, оптико-электронного преобразователя изображения с электронным затвором и блока восстановления видимого изображения, к которому подключен регулируемый блок питания, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения разрешаюшей способности и чувствительности, в него введены блок измерения амплитуды импульсных световых сигналов, первый выход которого подключен к аналоговому входу управляемого по длительности импульсного источника питания и входу регулируемого блока питания, и блок формирования опережаюшего синхросигнзла, который включен между вторым выходом блока измерения амплитуды импульсных световых сигналов и входом блока временной выдержки.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что блок измерения амплитуды импульсных световых сигналов состоит из последовательно соединенных фотодетектора, фильтрз верхних частот, усилителя, вы рямителя и резистивно-емкостной нагрузки, выход которой является первым выходом блока измерения амплитуды импульсных свето= вых сигнзлов, вторым выходом которою является выход фильтра верхних частот.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что блок формирования опережающего синхросигнала содержит входной триггер, два логических блока, импульсный генератор и выходной элемент ИЛИ, при этом каждый логический блок состоит из двоичного реверсивного счетчика, к разрядным выходам которого подключены первый элемент ИЛИ и последовательно включенные второй элемент

ИЛИ и одновибратор, а к управляюшему входу "Вычитание" счетчика подключен элемент

И, первый вход которого подключен к.выходу первого элемента ИЛИ, кроме того, управляемый вход "Сложение" счетчиков каждого логического блока подключен к второму входу элемента И другого логического блока и, соответственно к прямому или инверсному выходу входного триггера, причем счетные входы счетчиков подключены к выходу импульсного генератора, а выходы одновибраторов подключены к входам выходного элемента ИЛИ.

1221764

/ими

On

ВНИИПИ Заказ 1621/60 Тираж 624 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4