close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Оценка эффективности применения микросканирования в высокочувствительных телевизионных системах на основе электронно-оптических преобразователей.

код для вставкиСкачать
УДК 681.772.7
А.С. Рафаилович
НФ ИФП СО РАН «КТИПМ», Новосибирск
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОСКАНИРОВАНИЯ В
ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ
ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Рассмотрена
возможность
повышения
высокочувствительных
телевизионных
систем
преобразователей применением микросканирования.
пространственного
разрешения
на
основе
оптико-электронных
A.S. Rafailovich
Novosibirsk Branch of the Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of the Russian
Academy of Sciences, “Technological Design Institute of Applied Microelectronics”, Novosibirsk
EVALUATION OF THE USING MICROSCANNERS IN HIGH SENSITIVE TELEVISION
SYSTEMS BASED ON ELECTRO-OPTICAL TRANSDUCERS
Possibility of increase the spatial resolution of High Sensitive Television Systems based on
electro-optical transducers using micro scanning is considered.
Обобщенная структурная схема высокочувствительной телевизионной (ТВ)
камеры на основе электронно-оптического преобразователя (ЭОП) приведена
на рис. 1.
1
2
3
4
5
Рис. 1. Структурная схема ТВ камеры на основе ЭОП:
1 – объектив, 2 – ЭОП, 3 – система переноса изображения, 4 – матричный
приемник излучения, 5 – модуль обработки сигнала
Объектив 1 формирует изображение наблюдаемой сцены в плоскости
фотокатода ЭОП 2. Под воздействием оптического излучения происходит выход
электронов из поверхности фотокатода. Часть эмитируемых с фотокатода
электронов попадает в каналы микроканальной пластины (МКП) под действием
проложенного к ней напряжения. Количество электронов пропорционально
распределению освещенности в плоскости фотокатода. Поскольку отверстия
каналов занимают не всю площадь входа (отношение суммарной площади
отверстий каналов к общей площади МКП обычно около 0,6), то часть
электронов на входе теряется. Влетающие в канал электроны, соударяясь с его
внутренней поверхностью, вызывают вторичную электронную эмиссию.
Согласно информации производителя [1], типовая МКП представляет собой
стеклянный диск и состоит из микроканальной вставки (МКВ) и монолитного
обрамления (МО). МКВ представляет собой матрицу (в виде
двенадцатиугольника с рифлеными границами) из множества (500 – 1000)
регулярно
расположенных
и
спеченных
вместе
шестиугольных
микроканальных сот (МКС). Каждая МКС состоит из множества (5000 – 10000)
регулярно расположенных и спеченных вместе миниатюрных трубчатых
каналов, диаметр которых может составлять 4, 5, 6, 8, 10 или 12 мкм, а
плотность – порядка (0,5 – 5)×106 см–2. Каналы МКП наклонены относительно
нормали к торцам на угол от 4 до 13°. Именно размер каналов и топология МКС
являются основными факторами, определяющими пространственное
разрешение ЭОП. Считается, что вылетающие вторичные электроны в
пространстве распределены по закону косинуса. Поток вторичных электронов в
канале многократно усиливается, после чего попадает на экран ЭОП, покрытый
люминофором. Геометрическое разрешение современных ЭОП не превышает
40 мм–1. Именно это является основным фактором, ограничивающим
разрешение ТВ камер данного типа, поскольку частотно-контрастная
характеристика системы переноса изображения 3 и матричного приемника
излучения 4 в настоящее время позволяет реализовать разрешение до 120 мм–1.
На рис. 2 представлен внешний вид экрана ЭОП при максимальной
напряженности поля в канале. В этом режиме становится заметна топология
МКВ (четко видны невооруженным глазом границы шестиугольников МКС).
Рис. 2. Топология МКС, наблюдаемая на экране ЭОП
В тепловизионных системах [2] увеличения геометрического разрешения
матричного фотоприемника добиваются применением микросканирования,
которое осуществляется путем сдвига изображения (кадра) в плоскости
фоточувствительных элементов на часть периода матрицы приборов с
зарядовой связью (наиболее часто используется сдвиг на 1/2 кадра) и выборки
полученного изображения с последующим объединением полученных
изображений.
В ТВ камерах с ЭОП наиболее рациональным представляется смещение
изображения наблюдаемой сцены в плоскости, совпадающей с плоскостью
фотокатода ЭОП, на величину равную половине периода каналов МКС. При
этом для исключения из конечного изображения информации о топологии МКС
необходимо для каждого полукадра производить операции выравнивания, а
также вычитания из него «темнового» кадра, снятого по уровню квантования не
менее величины темнового шума ЭОП.
Применением микросканирования с последующей математической
обработкой сигнала возможно повысить пространственное разрешение
системы почти в два раза без качественного изменения параметров
приемника излучения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кулов С.К. Физика и применение МКП [Electronic resource] / Режим доступа:
ttp://baspik.com/index.php?option=com_content&view=article&id=35:pabl&catid=31:public&Item
id=46
2. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Некоторые пути совершенствования
тепловизионных систем [Текст] / Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. // Специальная техника.
2004. № 2. С. 11–19.
© А.С. Рафаилович, 2010
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа