НИЗКОУРОВНЕВАЯ ЦВЕТНАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА

НИЗКОУРОВНЕВАЯ ЦЭЙШЯ ТЗДЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА
Устройство относится к оптико-электронным приборам и,в частности, к системам цветного телевидения.
Как известно, в современных телевизионных системах существуют как минимум две основные проблемы: повышение информативности (качества) изображения и противоположная ей проблема снижения требований к уровню освещенности объекта.
Повышение информативности изображения осуществляется созданием систем цветного изображения. Однако они обладают низкой светочувствительностью и не позволяют вести съемку при уровнях освещенности объектов ниже одного люкса.
Цветные телевизионные системы, спектральные характеристики которых ограничены видимым диапазоном спектра 0,4-0,7 мкм., как правило, выполнены трехцветными.
В зависимости от способа передачи информации об исходных цветах во времени различают последовательные и одновременные системы цветного телевидения.
Трехцветная телевизионная система с последовательной передачей цветавых полей содержит объектив, оптико-электронный преобразователь, диск с цветными светофильтрами, кинематически связанный с синхронным электродвигателем, электронный коммутатор, синхрогенератор, три отдельных усилительных канала и трехцветную приемную телевизионную систему. (I)
Данная система при простоте конструкции создает серьезное искажение цветов из-за трудностей их синхронизации и обладает крайне низкой светочувствительностью.
ШК6 Н 04 5/225
чей цветов.
Современные трехцветные телевизионные системы с одновременной передачей цветов содержат приемную оптику, светоделительную опвику, предназначенную для разделения светового потока на, как правило, три цветовые составляющие - синий, красный и зеленый цвета, образующих в результате цветоделения три самостоятельных оптических канала. Каждый цветовой монохроматический канал оснащен передающей телевизионной трубкой и видеоусилителем. Все три видеоусилители электрически связаны с трехцветным кинескопом.(2)
Эта система выбрана в качестве прототипа. Светочувствительность систем с одновременной передачей цветов более чем на порядок выше, чем в системах с последовательной передачей цветовых полей
Тем .не менее требуемый уровень освещенности объектов для нормальной работы данных систем, обеспечивающих высокую информативность, не должен быть ниже 5-10 лк. Ниже этого уровня освещенности объекта подучают только черно-белое изображение, что, естественно, резко снижает уровень информативности изображения объекта.
Эта проблема снижения требований к уровню освещенности объектов решается в современных приборах ночного видения с использованием электронно- оптических преобразователей, которые позволяют
наблюдать объекты при крайне низких уровнях освещенности, достигагощих тысячных и даже десятитысячных долей люкса. (3
Причем для усиления яркости изображения в некоторых случаях используют микроканальные пластины (МНИ). (4)
Однако, вносимые МКП собственные шумы не позволяют в таких приборах достичь уровней светочувствительности, ограниченных уровнем фона на входе.
Повышение светочувствительности телевизионной системы достигается также за счет расширения спектрального диапазона фотокатода, используемого в ней оптико-электронного преобразователя в инфракрасную область до 1,3 - 1,5 мкм. (3)
Но в ваком случае система обеспечивает передачу изображения
только в черно-белом свете, что также ведет к существенной потере
его информативности.
Задача совмещения требования к высокому уровню информативности изображения, т.е. качественному цветному изображению объекта, которое обеспечивается высокой степенью его освещения с требованием к максимально возможному снижению уровня освещенности объекта, как это решается в приборах ночного видения, современными средствами не решена. (5)
При понижении освещенности ниже требуемых для цветных систем, изображение объекта становится монохроматическим, т.е. черно-белым, что ведет к резкому падению информативности. И, наоборот, повышение информативности изображения объекта требует качественного цветного изображения, что в свою очередь подразумевает высокий уровень освещения объекта.
Задачей настоящее шнезнойрюадели является создание цветной телевизионной системы, обеспечивающей высокую степень информативности при низких уровнях освещенности объекта.
Эта задача решается тем, что в системе, содержащей приемную фокусирующую оптику, светоделительную оптику, по меньшей мере три монохроматических телевизионных канала синего, красного и зеленого цветов, каждый из которых включает передающую телевизионную трубку и блок обработки и усиления видеосигнала, выходы которых подеоедин нены к цветному кинескопу, между светоделительной оптикой и переДругой особенностью настоящего устройства является выполнение установленных в каналах электронно-оптических преобразователе с пороговой чувствительностью, пропорциональной коэффициенту пропускания для соответствующего цвета и обратно пропорциональной квадрату относительного отверстия приемной фокусирующей оптики.
Еще одна особенность заключается в том, ото репродукционные объективы в каждом канале выполнены с увеличением, обратно пропорциональным размерам экранов соответствующих электронно-оптических преобразователей и определяющимся соотношением:
m bfiotc. 3 3J$o3  const
где: 3) - размер экрана электронно-оптического преобразователя;
ft о - увеличение репродукционного объектива; с,к,з - соответственно синий, красный и зеленый цвета. Особенностью является также выполнение приемной фокусирующей оптики в виде телескопической системы, обеспечивающей пере дачу изображения объекта на светодедительную оптику в параллельном пучке лучей, и светозидышх объективов, размещенных между евефоделительной оптикой и электронно-оптическим преобразователем в соответствующем канале.
Устройство заявляемой системы поясняется подробным описанием конкретного примера со ссылками на чертеж, на котором изображена принципиальная схема системы.
Низкоуровневая цветная телевизионная система-содержит телескопическую систему I, светоделительное устройство в виде двух интерференционных зеркал 2 и 3, установленных под углом 45° к оптической оси и под прямым углом друг к другу, и служащих для разделения света на три канала, последовательно установленные в
каналах синего, красного и зеленого цветов светоделительные объективы 4, электронно-оптические преобразователи 5, система переноса изображения в виде репродукционннж объективов 6, передающие телевизионные трубки 7, блоки обработки и усиления видеосигнала 8 и цветной кинескоп 9. Плоские зеркала 10 установлены только в двух каналах и не изменяют спектральные характеристики.
Приемная телескопическая система I строит изображение цветного объекта на фотокатодах электронно-оптических преобразователе 5.
При этом светоделительная система, состоящая из двух интерференционных зеркал 2 и 3 разделяет световой поток на три цветовые составляющие - синюю, красную и зеленую. Поэтому на экранах электронно-оптических преобразователей 5 изображения монохроматичны. Многократно усиленные (в 10 - Кг раз) изображения с экранов электронно-оптических преобразователей 5 переносятся репродукционными объективами б на передающие телевизионные трубки 7. Видеосигналы с передающих телевизионных л рубок 7 усиливаются в блоках обработки и усиления видеосигнала 8 и поступают на вхвды трехцветного кинескопа 9, строящего на своем экране цветное изображение.
Т.к. коэффициенты пропускания светоделительной системы для разных цветов существенно отличаются друг от друга, то при освещенности объекта, достаточной для воспроизведения зеленого цвета, имеющего на светоделительной системе наибольший коэффициент пропускания, порядка 65$, другие цвета не будут воспроизведены и изображение на экране кинескопа 9 будет черно-белым.
Такой же эффект получится и при уровне освещенности объекта достаточным для воспроизведения красного цвета ( 25%), но недостаточным для синего цвета, имеющим наименьший коэффициент пропускания на светоделительной системе (  10/6).
тельноетью, пропорциональной коэффициентам пропускания светоделительной системы для соответствующих цветов. Т.. фотокатод элекрронно-оптического преобразователя для синего цвета обладает максимальной чувствительностью, а для зеленого цвета, соответственно, минимальной.
Изменение пороговой чувствительности электронно-оптических преобразователей 5 в разных каналах требует соответствующего изменения размеров фотокатодов, а атакже выравнивания полей зрения и размеров изображения на передающих телевизионных трубках 7«
Выравнивание полей зрения и размеров изображения в каналах осуществляется за счет установки перед электронно-оптическими преобразователями 5 светосильных объективов 4 с фокусным расстоянием J , и перед передающими телевизионными трубками 7 репродукционных объективов 6 с увеличением ft n , характеристики которых определяются соотношением:  -2fe //Ј -a,, /#j и z# где:  2jy J2 зователя;J39г А«А 1 лУ8РЗДЛ  0-Ј/«:,«/.  , угол поля зрения; размер изображения на передающей телевизионной трубке; размер фотокатода электронно-оптического преобрафокусное расстояние светоделительного объектива; увеличение электронно-оптического преобразователя; -Эувс/У
Следовательно, за счет изменения величин вышеуказанных характеристик в соответствии с коэффициентами пропускания светоделительной системы осуществляется выравнивание величины сигналов каждом канале.
Кроме того, использование в качестве светоделительной системы интерференционных зеркал 2,3 эффективно только в том случае, когда они размещены в параллельной пучке лучей. Поэтому приемная оптическая система, выполненная в виде телескопической системы I, передает на интерференционные зеркала 2,3 изображение объекта в параллельном пучке лучей. Причем перфокусировка всех цветовых каналов одновременно на разноудаленные объекты осуществляется изменением расстояния между объективом и окуляром телескопической системы I.
Данная низкоуровневая цветная телевизионная система выполнена на выпускаемых промышленностью оптико-электронных элементах и позволяет передавать цветное изображение объектов при. уровне освеценности ниже 0,1 лк.
Источники информации
1.Колин К.Т. и др., Телевидение, изд. Радио и связь,1987,с.120
2.Колин К.Т. и др.,Телевидение,изд.Радио и связь,1987,с.122
3.Јa/ies Ebcfro-oidl с teus , Keitn, , 1998-99г., р. 345-363
4.Криксунов Л.З., Справочник по основам инфракрасной техники, М., изд. Советское Радио,1978г. с. 296.
5.Никулин О.Ю., Петрушин А.Н., Системы телевизионного наблвдения, изд. Оберег-РБ, М., 1997г.,с. 18.