Устройство формирования изображения


 


Владельцы патента RU 2572803:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") (RU)

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано в тепловизионных приборах с многоэлементными фотоприемниками и многоэлементными излучателями. Техническим результатом является снижение потребляемой мощности резистором токоограничивающего элемента и габаритов конденсатора при использовании устройства в компактных (ручных) тепловизионных приборах с питанием от миниатюрных электрических батарей. Результат достигается тем, что в устройстве формирования изображения, содержащем входной объектив, блок сканирования, многоэлементный фотоприемник, подключенный к входам блока видеообработки, выходы которого подключены к входам многоэлементного излучателя, выходной объектив, а также токоограничивающий элемент, содержащий последовательно соединенные резистор, вторым выводом подключенный к первой шине питания, и конденсатор, вторым выводом подключенный к второй шине питания, дополнительно введен транзистор, база которого подключена к точке соединения резистора и конденсатора, коллектор соединен с первой шиной питания, а эмиттер соединен с выходами многоэлементного излучателя. 1 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано в тепловизионных устройствах с формированием изображения на излучающих диодах.

Известно тепловизионное устройство (см. патент Великобритании №1435144, H04N 5/33, 3/10, опубл. 12.05.76), содержащее многоэлементный фотоприемник, подключенный к входам блока видеообработки, выходы которого через токоограничивающие резисторы соединены с первыми выводами многоэлементного излучателя, вторые выводы которого подключены к источнику напряжения, фокусирующую оптику и узел сканирования. В таких устройствах многоэлементный излучатель представляет собой монолитный полупроводниковый кристалл, топология взаимного расположения в котором излучающих диодов аналогична расположению чувствительных элементов фотоприемника. Изменение электрических сигналов чувствительных элементов при формировании изображения узлом сканирования вызывает изменение токов на выходах блока видеообработки, которые, в свою очередь, протекают через токоограничивающие резисторы и многоэлементный излучатель. Протекание электрических токов через многоэлементный излучатель вызывает его тепловой нагрев. Нагрев будет происходить по экспоненциальному закону, определяемому тепловым сопротивлением RT между многоэлементным излучателем и окружающей средой и теплоемкостью кристалла Скр многоэлементного излучателя, а повышение температуры кристалла описывается зарядом или разрядом в эквивалентной электрической цепи конденсатора емкостью С через резистор сопротивлением R. Перегрев многоэлементного излучателя исключается ограничением выходных токов схемы управления токоограничивающими резисторами. Появление одновременно на всех чувствительных элементах больших сигналов вызовет протекание максимально возможного тока im на каждом выходе схемы управления, определяемого токоограничивающим резистором. При этом через весь многоэлементный излучатель будет протекать максимально допустимый для него ток Im. При этом

Im=im×N,

где N - число излучающих диодов в излучателе. Так как токоограничивающие резисторы на всех выходах схемы управления одинаковые, то и максимальные токи через любые излучающие диоды равны im.

Недостатком этого устройства является узкий динамический диапазон яркости формируемого изображения. Резисторы, включенные между выходами блока видеообработки и многоэлементным излучателем, ограничивают максимальный ток через каждый излучающий диод и, соответственно, яркость каждого излучающего диода на одном и том же уровне, независимо от характера формируемых устройством изображений, в том числе и для высококонтрастных малоразмерных объектов.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство формирования изображения (Полезная модель по свидетельству РФ №20696, H04N 5/33, опубл. 20.11.2001 г.).

Устройство формирования изображения содержит оптически сопряженные объектив, узел сканирования, многоэлементный фотоприемник, подключенный к входам блока видеообработки, выходы которого подключены к входам многоэлементного излучателя, а также токоограничивающий элемент. Выходы многоэлементного излучателя подключены к первому выводу токоограничивающего элемента, второй и третий выводы которого соединены соответственно с первой и второй шинами питания, при этом токоограничивающий элемент выполнен в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, точка их соединения подключена к первому выводу токоограничивающего элемента, а вторые выводы резистора и конденсатора подключены соответственно к второму и третьему выводам токоограничивающего элемента.

В этом устройстве повышена разрешающая способность изображения высококонтрастных малоразмерных объектов за счет расширения динамического диапазона яркости излучающих диодов многоэлементного излучателя.

Значение произведения величины сопротивления резистора на величину емкости конденсатора не должно превышать значение тепловой постоянной времени многоэлементного излучателя, равной произведению теплового сопротивления многоэлементного излучателя RT и его теплоемкости Скр.

Для уменьшения величины емкости конденсатора и, соответственно, его размеров, которые получаются значительными, приходится увеличивать величину сопротивления резистора. Но при этом увеличивается выделяемая им мощность, потребляемая от источника.

Недостатками этого устройства является ограничение выбора величины емкости конденсатора и соответственно значения сопротивления резистора токоограничивающего элемента и повышенное потребление мощности резистором токоограничивающего элемента, либо значительные габаритные размеры конденсатора токоограничивающего элемента, что является существенным недостатком при использовании устройства в компактных (ручных) тепловизионных приборах с питанием от миниатюрных электрических батарей.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение диапазона выбора величин сопротивления резистора и емкости конденсатора токоограничивающего элемента и уменьшение объема (габаритов) занимаемых резистором и конденсатором токоограничивающего элемента в устройстве, а также потребляемой мощности.

Для решения поставленной задачи в устройстве формирования изображения, содержащем входной объектив, блок сканирования изображений, многоэлементный фотоприемник, подключенный к входам блока видеообработки, выходы которого подключены к входам многоэлементного излучателя, выходной объектив, а также токоограничивающий элемент, содержащий последовательно соединенные резистор, вторым выводом подключенный к первой шине питания, и конденсатор, вторым выводом подключенный к второй шине питания, дополнительно введен транзистор, база которого подключена к точке соединения резистора и конденсатора, коллектор соединен с первой шиной питания, а эмиттер соединен с выходами многоэлементного излучателя.

На чертеже представлено устройство формирования изображения, содержащее входной объектив 1, блок сканирования 2, многоэлементный фотоприемник 3, подключенный к входам блока видеообработки 4, выходы которого подключены к входам многоэлементного излучателя 5, выходной объектив 6, токоограничивающий элемент 7, содержащий последовательно соединенные резистор 8 и конденсатор 9, транзистор 10, база которого подключена к точке соединения конденсатора 9 и резистора 8, второй вывод резистора 8 с коллектором транзистора 10 подключены к первой шине питания 11, второй вывод конденсатора 9 соединен со второй шиной питания 12, а эмиттер транзистора 10 подключен к выходам многоэлементного излучателя 5.

Устройство работает следующим образом. Входной объектив 1, фокальная плоскость которого находится в плоскости чувствительных элементов многоэлементного фотоприемника 3, строит на них изображение фона и расположенного на нем объекта, например автомобиля с нагретым работающим двигателем, занимающим небольшую часть поля зрения устройства. Двухстороннее зеркало блока сканирования 2 одной стороной осуществляет сканирование фона и объекта. С многоэлементного фотоприемника 3 электрические сигналы, соответствующие фону и объекту, поступают на входы блока видеообработки 4, а с него, соответственно, на входы матрицы излучающих диодов 5, поток излучения которых другой стороной двухстороннего зеркала блока сканирования 2 и выходным объективом 6 строит (формирует) видимое изображение фона и объекта. Формируемое изображение малоразмерного объекта занимает размер всего в несколько строк растра. В моменты времени, соответствующие формированию изображения автомобиля с нагретым двигателем, через небольшую часть соответствующих излучающих диодов многоэлементного излучателя 5 будет протекать импульсный ток, превышающий im, но в связи с тем, что длительность этого импульсного тока мала по отношению к периоду следования строк, а число таких излучающих диодов незначительно в сравнении с общим числом излучающих диодов в многоэлементном излучателе 5 конденсатор 9, практически, не разрядится этим импульсным током. При этом высоконтрастное изображение нагретых деталей автомобиля - капот, радиатор охлаждения двигателя, глушитель с выхлопной трубой и др., будет сформировано без яркостных искажений. Суммарный ток выходов многоэлементного излучателя 5 является одновременно током эмиттера транзистора 10, причем ток базы этого транзистора 10 в десятки и даже в сотни раз меньше тока эмиттера, что позволяет в такое же количество раз увеличить величину сопротивления резистора 7 в сравнении с прототипом и пропорционально уменьшить величину емкости конденсатора 9.

На чертеже показан простейший блок сканирования 2 в виде двухстороннего зеркала, но он также может быть вращающейся многогранной зеркальной призмой, с которой могут работать, например, двухрядные многоэлементные фотоприемники и многоэлементные излучатели типа индикатора ИПТ 10Б-63К аАО.339.658 ТУ. Также в устройстве могут быть использованы многоэлементные фотоприемники и многоэлементные излучатели с большим числом рядов и столбцов, например микродисплей ЕМА-100303-01 с числом элементов 852×600 фирмы eMagin, где вместо подвижных оптико-механических элементов в качестве блока сканирования 2 будет использоваться чисто электронный блок сканирования изображений многоэлементного фотоприемника 3 и многоэлементного излучателя 5.

Таким образом, введение транзистора, подключенного базой к точке соединения резистора и конденсатора, коллектором подключенного к первой шине питания, а эмиттером соединенного с выходами многоэлементного излучателя, позволяет расширить диапазон выбора величины емкости конденсатора и, соответственно, величины сопротивления резистора токоограничивающего элемента для уменьшения величины емкости (и соответственно габаритов) конденсатора и потребляемой мощности резистором токоограничивающего элемента при использовании устройства в компактных (ручных) тепловизионных приборах с питанием от миниатюрных электрических батарей.

Устройство формирования изображения, содержащее входной объектив, блок сканирования изображений, многоэлементный фотоприемник, подключенный к входам блока видеообработки, выходы которого подключены к входам многоэлементного излучателя, выходной объектив, а также токоограничивающий элемент, содержащий последовательно соединенные резистор, вторым выводом подключенный к первой шине питания, и конденсатор, вторым выводом подключенный к второй шине питания, отличающееся тем, что дополнительно введен транзистор, база которого подключена к точке соединения резистора и конденсатора, коллектор соединен с первой шиной питания, а эмиттер соединен с выходами многоэлементного излучателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу подготовки изображений в визуально неразличимых спектральных областях, а также к соответствующей тепловизионной камере (ТПВ-камере) и измерительной аппаратуре.

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано для пространственно-временной обработки изображений. Техническим результатом изобретения является обеспечение адаптации к уровню освещенности без каких-либо ограничений на значения отсчетов импульсной характеристики при выделении неподвижных и движущихся слабоконтрастных объектов на нестационарном фоне при пространственно-временной обработке изображений.

Изобретение относится к тепловизионным приборам, которые обеспечивают наблюдение как в видимой, так и в инфракрасной области. В указанном приборе инфракрасный объектив формирует тепловое изображение в плоскости чувствительных элементов матричного фотоприемника, выходные сигналы с которого поступают в блок обработки информации, управляющий яркостью каждого элемента устройства отображения информации, расположенного в фокальной плоскости окуляра, в соответствии с формируемым тепловым изображением.

Изобретение относится к устройствам захвата изображений. Техническим результатом является предоставление элемента захвата изображения и устройства захвата изображения, которые уменьшают время переноса данных и устраняют потерю качества изображения.

Сайдоскоп // 2560247
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно телескопам. Телескоп содержит корпус, входной объектив, фильтр, параболическое зеркало и приемник излучения, расположенный в стороне от оптической оси телескопа, защитный экран с приемным окном, фильтр расположен на пути излучений перед главным зеркалом, приемник излучения включает приемную резисторную матрицу, расположенную в приемном окне так, чтобы лучи, отраженные от зеркала, фокусировались бы только на приемной резисторной матрице, состоящей из N столбцов и M строк, N-канальный аналоговый ключ, M малошумящих дифференциальных усилителей, M цифроаналоговых преобразователей, источник опорного напряжения, М аналого-цифровых преобразователей, M цифровых сумматоров, M-входовый регистр сдвига, микроконтроллер, персональный компьютер, приемник спутниковой навигационной системы, устройство синхронизации, цифровой датчик температуры, конструктивно связанный с подложкой резисторной матрицы, и вентилятор воздушного охлаждения, конструктивно связанный с обратной стороной резисторной матрицы, питание на который поступает от микроконтроллера через устройство синхронизации.

Изобретение относится к тепловизионным устройствам с матричным фотоприемным устройством. Техническим результатом является повышение скорости обработки цифровых видеоданных без существенного увеличения потребляемой мощности и усложнения конструкции устройства, а также снижение задержки прохождения видеосигнала.

Изобретение относится к области цветного телевидения с высокой разрешающей способностью. Техническим результатом является улучшение качества восстановления отсутствующих значений пикселей сигналов цветовых составляющих, увеличение четкости изображений, уменьшение искажений и сохранение цветности.

Изобретение относится к устройству формирования цветного изображения, которое подавляет генерацию цветовых комбинационных искажений (цветного муара). Техническим результатом является подавление генерации ложного цвета высокочастотной секции путем простой обработки изображения.

Изобретение относится к устройствам на основе инфракрасного видикона, служит для низкоуровневых применений, т.е. для регистрации сигналов малой интенсивности, таких, что уровень сигнала может быть сравним с уровнем шумов.

Изобретение относится к устройству формирования цветного изображения, которое подавляет формирование цветного муара (цветовых комбинационных искажений). Техническим результатом является подавление формирования ложного цвета высокочастотного сегмента посредством простой обработки изображения.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при проведении наружной тепловизионной съемки для диагностики состояния строительных сооружений и энергетических объектов. Тепловизионная система для проведения наружной тепловизионной съемки содержит блок обработки - микропроцессорный контроллер, блок памяти и блок визуализации, представляющие собой компьютер, тепловизор и устройство для определения температурных параметров окружающей среды, состоящее из двух пластин, выполненных из материалов с разными коэффициентами отражения и поглощения. Повышение точности измерения температурных значений объекта контроля достигается путем их корректировки в соответствии с измеренными температурными значениями окружающей среды, регистрируемыми двумя пластинами и принимаемыми как эталонные. Технический результат - повышение точности измерения температурных значений объекта контроля. 1 ил.

Изобретение относится к технологиям обработки изображений в инфракрасной спектральной области. Техническим результатом является упрощение выделения признаков для изображений, полученных для кадров в видимой спектральной области. Предложен способ обработки изображений для серии кадров в инфракрасной спектральной области, снятых тепловизионной камерой. Согласно способу проводят анализ признаков, согласно которому выделяют признаки из серии, состоящей, по меньшей мере, из двух ИК-кадров или им присвоенным ВИЗ-кадров. Далее определяют оптимальное совпадение между признаками, выделенными из кадров, и устанавливают для местоположений изображений совпадающих признаков, вектор трансляции, который соотносит точки изображения первого ИК-кадра с точками изображения второго ИК-кадра. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Твердотельное устройство формирования изображения содержит первую полупроводниковую область первого типа проводимости, обеспеченную на подложке методом эпитаксиального выращивания, вторую полупроводниковую область первого типа проводимости, обеспеченную на первой полупроводниковой области, и третью полупроводниковую область второго типа проводимости, обеспеченную во второй полупроводниковой области так, чтобы образовать p-n-переход со второй полупроводниковой областью, причем первая полупроводниковая область сформирована так, что концентрация примеси уменьшается от стороны подложки к стороне третьей полупроводниковой области, и распределение концентрации примеси во второй полупроводниковой области формируется методом ионной имплантации. Изобретение обеспечивает повышение эффективности переноса зарядов, генерируемых посредством фотоэлектрического преобразования. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к приборам ночного видения. Устройство содержит блок наблюдения, телевизионный канал, блок управления и синхронизации, импульсный инфракрасный осветитель и блок деления частоты, блок преобразования задержки, два электромеханических привода, блок регулировки амплитуды тока накачки и последовательно соединенные измеритель естественной освещенности, блок преобразования сигнала и блок управления частотой. Технический результат - повышение качества изображения наблюдаемого объекта. 1 ил.
Наверх