Гибридный фотоприёмный модуль для низкоуровневой телевизионной камеры наблюдения

Полезная модель относится к электронной технике, в частности, к устройству низкоуровневой телевизионной камеры наблюдения, использующей в качестве усилителя яркости электронно-оптический преобразователь (ЭОП) и сборку сенсора изображения с газонепроницаемым волоконно-оптическим входным элементом, внешний торец которого контактирует с торцом волоконно-оптического элемента ЭОП, и отличается тем, что между контактирующими торцами волоконно-оптических элементов расположена оптически прозрачная плёнка.
Известны низкоуровневые телевизионные камеры наблюдения, содержащие ЭОП, состыкованные с ПЗС-матрицами через фокон и называемые «Low Light Level Image Sensors» или «Intensified CCD Sensor (ICCD)» [1]. Использование ЭОП в качестве усилителя яркости перед сенсором изображения позволяет на два-три порядка увеличить рабочий диапазон освещенностей.
Известны ЭОП для низкоуровневой телевизионной камеры наблюдения, содержащие выходное окно в виде волоконно-оптического элемента, например, ЭОП 2+ поколения [2] (смотри также ЭОП фирмы PHOTONIS типа XX1451[3]).
Также известны сенсоры изображения на основе прибора с зарядовой связью с волоконно-оптическим входным окном, например, ПЗС-матрицы с волоконно-оптическим входным окном ELCM1070F производства АО «НПП «Элар» (г. Санкт-Петербург) [4].
В процессе сборки гибридного фотоприёмного модуля, содержащего такие ЭОП и сенсоры изображения, необходимо привести в контакт торцы волоконно-оптических элементов ЭОП и сенсора изображения. Недостатком такой конструкции при непосредственном контакте торцов волоконно-оптического элементов, как показывает практика, является возникновение интерференционных пятен, связанное с неидеальной плоскостностью контактирующих поверхностей (так называемые кольца Ньютона). Эти интерференционные пятна накладываются на телевизионное изображение и искажают его.
Конструкция предложенного гибридного фотоприёмного модуля представлена на Фиг. 1. Здесь 1 – ЭОП, 2 – волоконно-оптический элемент ЭОП, 3 – оптически прозрачная плёнка, 4 – волоконно-оптическое входное окно сенсора, 5 – сенсор изображения, содержащей КМОП или ПЗС-матрицу на металлокерамическом основании, 6 – корпус сенсора изображения, 7 – электронный блок управления сенсором, 8 – корпус гибридного модуля.
Сфокусированное через входное окно на фотокатод ЭОП 1 световое изображение объекта преобразуется в ЭОП в электронное. Усиленное в ЭОП электронное изображение попадает на катодолюминесцентный экран, нанесенный на волоконно-оптический элемент 2 ЭОП, создавая на нём изображение. Изображение через волоконно-оптический элемент ЭОП, оптически прозрачную плёнку 3 и волоконно-оптическое окно сенсора 4 масштабируется и передается на КМОП или ПЗС-матрицу сенсора изображения 5, где преобразуется в видеосигнал.
Заявленная полезная модель позволяет преодолеть известный недостаток – возникновение интерференционных пятен на телевизионном изображении. Этот технический результат достигается следующим образом. В процессе сборки гибридного фотоприёмного модуля к контактирующим волоконно-оптическим элементам прикладывается сжимающее усилие вдоль оси этих элементов. Оптически прозрачная плёнка, помещённая между контактирующими элементами, частично деформируется в местах локальной неплоскостности контактирующих поверхностей, устраняя тем самым локальные области воздушного зазора между этими плоскостями. При этом устраняются и интерференционные пятна.
В экспериментальных гибридных фотоприёмных модулях были использованы полиэтиленовые и полиимидные плёнки. Толщина плёнок варьировалась от 12 до 240 мкм. Прозрачность плёнок изменялась от 0,1% при толщине 12 мкм до 2% при толщине 240 мкм. Телевизионное разрешение исследованных образцов модулей с плёнкой и без плёнки было не хуже 400 телевизионных линий. Образцы выдержали испытания на пониженную (-30°C) и повышенную (+50°C) температуру. Во всех случаях использование плёнки приводило к устранению интерференционных пятен.
Литература:
1. ICCD телевизионные камеры [Электронный ресурс]. – URL:  http://videoscan.ru/page/761 (дата обращения: 14.05.2019)
2. Оптические приборы [Электронный ресурс]. – URL: http://optik-shop.ru/2-e-pokolenie/eop-2-pokoleniya-formatom-18-i-25mm-ne-invertiruyushchiy/
(дата обращения: 14.05.2019)
3. PHOTONIS [Электронный ресурс]. – URL: https://alpha-photonics.com/produkt/gen-ii-commgrade-xx1451-o43mm/?lang=en
(дата обращения: 14.05.2019)
4. Разработки и производство ФПЗС и цифровых камер на их основе. Часть I. [Электронный ресурс] / Г. И. Вишневский, В. Г. Коссов, В. К. Нестеров, М. В. Четвергов, М. Г. Выдревич, В. Л. Ривкинд // ТелеФотоТехника. – 2008. – URL: http://telephototech.ru/kat_podr.php?stid=13 (дата обращения: 14.05.2019)