ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ ПРИБОР

Тепловизионный прибор
Полезная модель относится к области инфракрасной техники, в частности, к приборам ночного видения.
Известны приборы ночного видения, содержащие объектив и электронно-оптический преобразователь, работающий в инфракрасной области спектра (Л.З.Криксунов. (Справочник по основам инфракрасной техники, Москва, Сов.Радио, 1978 г.). У этих приборов недостаточная дальность действия и ограниченная информативность изображения.
Ближайшим аналогом является тепловизионный прибор ночного видения «Агава-2, разработанный НТЦ «Красногорский механический завод (см. БЛ 1.335.078 ТУ).
Этот прибор содержит объектив, в фокальной плоскости которого расположен фотоприемник, сканирующий элемент в виде уголкового отражателя, микрокриогенную систему интегрального типа, блок обработки информации и видеосмотровое устройство. Объектив в нем состоит из 4-х линз, причем вторая и четвертая линзы по ходу луча выполнены выводящимися из поля зрения, что позволяет менять ширину поля зрения прибора. Фотоприемное устройство представляет 128 элементную линейку с размером элемента 50 50 мкм и шагом 100 мкм.
Недостатком известного прибора является ограниченная чувствительность из-за воздействия на фотоприемник внутриприборных тепловых полей и электромагнитных и механических полей микрокриогенной системы.
Устранение указанных недостатков достигается следующими принципиальными конструктивными рещениями: между фокальной плоскостью объектива и фотоприемником введена проекционная система с линейным увеличением 1, на входной линзе которой установлена щелевая диафрагма, на выходной линзе - апертурная диафрагма. Апертурная
F 41 G 1/36
диафрагма совмещена с вогнутым зеркальным отражателем, обращенным в сторону фотонрнемннка. Сопряженная с фотоприемником микрокриогенная система выполнена по дифференциальной схеме и работает по обратному циклу Стирлинга. Трубопровод, соединяющий теплообменник и компрессор микрокриогенной системы, снабжен диэлектрическим элементом, служащим для снижения уровня электромагнитного поля в зоне размещения фотоприемника. Теплообменник снабжен демпфером, служащим для снижения механического поля в зоне размещения фоточувствительного элемента фотоприемника.
Указанные отличия позволяют получить более высокие значения минимальной обнаруживаемой разности температур ( до 0,15 К ) и углового разрешения (до 103 ), что в конечном итоге позволяют повысить дальность действия прибора при более высоком качестве изображения.
Принципиальная схема предложенного прибора представлена на чертеже, где:
1 - объектив;
2-сканирующий элемент, выполненный в виде уголкового отражателя;
3- проекционная система ( оптический блок переноса изображения);
4- фотоприемник;
5- микрокриогенная система;
6- блок обработки информации;
7- видеопросмотровые устройства.
Объектив 1 прибора рассчитан для работы в спектральном диапазоне 8 - 12,5 мкм и выполнен из 4-х линз, две из которых - 8 и 9 работают в узком поле зрения (режим увеличения 4,5 крат), а четыре - 8,9,10 и 11 - в широком поле зрения, (режим увеличения 1,5 крат). Проекционная система 3 состоит из входной линзы 12, перед которой установлена щелевая д 1яфрагма 13, зеркала 14, линз 15 и 16, апертурной диафрагмы 17с вогнутьиу зеркальным отражателем 18. Фотоприемник 4 выполнен в виде 128-элементной линейки 19 с размером чувствительного элемента 20 (50х
ЗОмкм) и зазором между чувствительными элементами в ЗОмкм. Сопряженная с фотоприемником 4 микрокриогенная система 5 содержит теплообменник 21 и компрессор 22, установленные на разных основаниях и соединенные трубопроводом 23, в который введен диэлектрический элемент 24. Между теплообменником 21 и фотоприемником 4 расположен теплопроводный демпфер 27. Блок обработки информации 6 состоит из аналоговой 25 и цифровой 26 схем. Между объективом 1 и сканирующим элементом 2 установлено зеркало 28, а блок цифровой обработки информации 26 связан с видеопросмотровым устройством 7 через электроблок 29.
Прибор работает следующим образом. Инфракрасное излучение от объекта, проходя через объектив 1, зеркалом 28 направляется на уголковый отражатель 2, расположенный в сходящихся пучках, и далее через проекционную систему 3 попадает на фоточувствительные элементы 20 фотоприемника 4. Развертка изображения в горизонтальной плоскости осуществляется перемещением уголкового отражателя 2 параллельно плоскости зеркала 28. Сканирующий зеркальный уголковый отражатель 2 совершает возвратнопоступательное движение с изменяющейся по синусоидальному закону скоростью. При движении отражателя в одном направлении создается первый полукадр изображения. В крайних точках, при смене направления движения, зеркальный уголковый отражатель разворачивается в плоскости, перпендикулярной оси движения на величину зазора между чувствительными элементами 20 фотоприемника. Таким образом, при обратном движении уголкового отражателя 2 формируется второй полукадр изображения. Полный кадр изображения объекта формируется за прямой и обратный ход зеркального уголкового отражателя.
Сканирование осуществляется в сходящемся пучке лучей и, для устранения паразитной засветки фотоприемника от элементов конструкции прибора, перед входной линзой 12 проектирующей системы 3 установлена щелевая диафрагма 13. Для уменьшения паразитной (шумовой) засветки фотол // /
чувствительных элементов, создаваемой элементами конструкции фотонриемного устройства и проекционной системы, выходная линза 16 последней снабжена апертурной диафрагмой 17, совмещенной с вогнутым зеркальным отражателем 18, обращенным к фотоприемнику.
Фотоприемное устройство 4 преобразует инфракрасное  в электрические сигналы, которые усиливаются по каждому из 128 каналов до величины, необходимой для последующей обработки.
Блок аналоговой обработки 25 осуществляет:
-выравнивание сигналов по фотоприемникам;
-привязку сигналов отдельных фоточувстрительных элементов (фотоприемников) к одному уровню;
-512 выборок сигнала с каждого фотоприемника за время полукадра;
-коммутацию сигналов 128 фоточувствительных элементов фотоприемника в 4 группы по 32 последовательно опращиваемых канала.
Блок цифровой обработки 26 осуществляет:
-преобразование аналогового сигнала 4 групп по 32 каналам в цифровой эквивалент;
-формирование полукадров изображения;
.- суммирование сигналов изображения с сигналами служебной информации (прицельные марки, информация о дальности и т.д.).
Электроблок 29 осуществляет:
-формирование сигналов синхронизации для сканера 2, блоков обработки информации 25, 26 и видеопросмотровых устройств 7;
-выработку необходимых питающих напряжений прибора.
Видеосмотровые устройства 7 осуществляют:
-усиление электрических сигналов синхронизации и изображения;
-формирование видеоизображения на экранах электронно-лучевых трубок.
.16С{
бочую температуру криостатирования, при которой фоточувствительные элементы фотоприемника обладают оптимальными параметрами. Для устранения влияния на фотоприемник вибраций компрессора 22, последний установлен на отдельном от теплообменника основании, а между теплообменником и фотоприемником введен теплопроводный демпфер 27. Для устранения влияния на фотоприемник электромагнитного поля компрессора в трубопровод 23, соединяющий компрессор и теплообменник, введен диэлектрический элемент 24.