Телевизионное устройство для формирования сигнала изображения объекта

союз соввтснихсоцидлистичвснихщспувлин ае и 1)5 Н 04 И 5/232 ГосудАРстВвммый момите по изон втвниям и открыт ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМ ДЕГЕЛЬСТВ У(56) Ргосеейпдэ ой БР 1 Е, 1985,ч.591, р.159-177,.(54) ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРИИРОВАНИЯ СИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к телевиэионной технике и может быть использовано в космических телевизионных.1 устройствах, предназначенных длянаблюдения астрономических объектов..Целью изобретения является повышение информативности при одновременномувеличении чувствительности.Телевизионное устройство содержит фотоприемник 1,объектив З,спектральные светофильтры 4, электропривад 7, усилитель8, блок 9 измерения координат, измеритель 10 размаха видеосигнала, компаратор 11, измеритель 13 изменениянапряжения, регулятор 12 напряжения 1блок 14 управления электроприводом,.сумматор 15 сигналов, фотоприемникснабжен волоконно-оптической насадкой, на лицевой стороне которой размещен сопряженньй с фотослоем фотоприемника люминесцентньй преобразователь 2, 7 ил.Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в космических телевизионных устройствах,предназначенных,для наблюдения и анализа астрономических объектов.Целью изобретения является повыщение информативности при одновременном увеличении чувствительности.На фиг.1 изображена структурная схема телевизионного устройства для формирования сигнала изображения объекта; на фиг,2 - схема блока измерения координат; на фиг.З - схема 15 измерителя.размаха видеосигнала; на фиг.4 - схема регулятора напряжения; на фиг.5 - схема измерителя иэ" менения напряжения; на фиг.6 - схема управления электроприводом; на фиг.7 - 20 схема сумматора сигналов.Телевизионное устройство содержит фотоприемник 1 в виде микроканальной пластины (МКП) с волоконно-оптическим блоком. На входную часть волокон но-оптического блока нанесено люминесцентное покрытие 2, представляющее собой тонкопленочный люминесцентный преобразователь, выполненный наоснове полимера, легированного органическим люминофором. Спектр пере- излучения покрытия 2 согласован с спектральной характеристикой фотоприемника 1. Покрытие 2 размещено в фокальной плоскости объектива 3, Объектив 3 длиннофокусный имеет спектральную характеристику, коэффициент пропускания, простирающиеся с УФ- до ИК-области спектра. Объектив 3 соосен с фотоприешшком 1 и размещен перед одним из светофильтров 4, уста 40 новленным в держателе 5, выполненном в виле турели с и светофильтрами. Светофильтры 4 в держателе 5 размещены в последовательности, при которой их перемещение в одном направлении перекрывает спектральный диапазон чувствительности фотоприемника от УФ до ИК. Ось турели соединена через кинематический механизм 6 с электроприводом 7, образующие блок электро 50 привода. Схема кинематического механизма 6 выполнена в виде редуктора, входная ось которого соединена с валом электродвигателя электропривода 7, а выходная ось редуктора - с осью турели. Кинематический механизм 6 содержит датчики положения светофильтров, выполненные в виде концевых выключателей или герконов, замыкающих плечи делителя (не показан) низковольтного напряжения, соответствующиеустановке светофильтра 4 определенного номера соосно с объективом 3.Сигнальный выход фотоприемника 1 соединен с входом видеоусилитель 8, выход которого подключен к соответствующему входу блока 9 измерения координат. Входы синхронизации блока 9соединены соответственно с датчикамиимпульсов кадровой, строчной частотыа выход видеосигнала соединен с соответствующим входом измерителя 10размаха видеосигнала, выход сигналакоторого соединен с одним из входовкомпаратора 11, другой вход которогосоединен с источником опорного напряжения (не показано), Выход компара-тора 11 подключен к входу регулятора12 напряжения. Первый выход регулятора 12 напр."кения соединен с фотоприемником 1, второй, третий выходысоединены с ьхопами измерителя 13изменения напряжения. Четвертый выход регулятора 12 соединен с блоком14 управления электроприводом.Выходы кинематического механизма6, видеоусилителя 8, блока 9 измерения координат, измерителя 13 соединены с соответствующими входами сумматора 15. Входы блока 14 управлениясоединены соответственно с выходамикинематического механизма 6 и регулятора 12, Выходы блока 14 соединеныс входом электропривоца 7 и соответ"ствующим входом регулятора 12.Блок 12 измерения координат (фиг,2)содержит первый реверсивный счетчик16 импульсов, схему И-НЕ 17, пеовыйцифровой компаратор 18, первый ждущиймультивибратор 19, первый триггер 20,первую схему И 21, первый счетчик 22.импульсов, первый датчик кода 23,вторую схему ИЛИ 24, компаратор 25 соотробированием, фильтр 26 нижнихчастот, второй триггер 2, вторуюсхему И 28, схему И-НЕ 29, второй реверсивный счетчик 30 импульсов, второй цифровой компяратор 31 второйждущий мультивибратор 32, первый счетчик 33 импульсов, второй датчик 34 кода.Реверсивный счетчик 16 выполненс предварительной установкой счета.Вход синхронизации счетчика 16 соединен через логическую схему И-НЕ 17,с входом блока импульсов строчнойчастоты (не показан), а входы "Больше", "Меньше" с выходами первого цифрового компаратора 18. Выходыстарших и младших разрядов счетчика16 подключены к выходу блока кода5координаты У (не показан), а выход .старших разрядов - к ждущему мультивибратору 19 и входу синхронизациипервого триггера 20, подключенноговыходом к одному из входов первойлогической схемы И 21, Другой входсхемы 21 подсоединен к входу импульсов строчной частоты, а выход - квходу первого счетчика 22 импульсов.Счетчик 22 поразрядно соединен выходами с одной группой входов компаратора 18, другая группа входов которого также поразрядно подключена к выходам первого датчика 23 кода. Мультивибратор 19 выходом через один извходов логической схемы ИЛИ 24 соединен с входом стробирования компара"1 тора 25. Сигнальный вход последнегочерез Фильтр 26 нижних частот подключен к входу видеосигнала, входопорного напряжения этого компаратора - к источнику опорного напряжения,П , а выход компаратора 25 является выходом блока 9 и соединен с входом установки первого 20 и второго27 триггеров. Выход триггера 27 сое"динен с первым входом второй логической схемы 28, Второй вход схемы И 28соединен с входом импульсов повышен"ной строчной частоты и с входом второй логической схемы И-НЕ 29, Выходсхемы 29 соединен с входом второгореверсивного счетчика 30. Входы реверса счетчика 30 соединены с выходами "Больше" и "Меньше" второгоцифрового компаратора 31. Выходы старших и младших разрядов счетчика 30 соединены с выходом кода координаты Х а выход старших разрядов - с45 вторым ждущим мультивибратором 32 и с входом синхронизации триггера 27, .,Выход мультивибратора 32 подключен к второму входу схемы 24, а входы компаратора 31 - к выходам второго50 счетчика 33 импульсов и второго датчика 34 кода. Выходы "Равное" компараторов 18 и 31 соединены соответственно с вторыми входами схем И 17 и 29 а входы сброса счетчиков 22 и55 23 - с входом импульсов кадровой частоты.1Измеритель 10 размаха видеосигнала (Фиг.3) состоит из первого операционного усилителя 35, соединенногонеинвертирующим входом с входом видеосигнала и инвертирующим входомпервого компаратора 26. Инвертирующий вход усилителя 35 поцключен к еговыходу и входу ключа 37, вход управления которого подсоединен к вшходукомпаратора 26, а его выход - к конденсатору 38 и к неинвертирующему входу втоРого операционного усилителя39. Инвертируюший вход последнего соединен с его выходом, инвертирующимвходом компаратора 36, выходом аналогового сигнала к одним из входов второго компаратора 40, Другой вход компаратора 40 подключен к выходу ЦАП 41,входы которого поразрядно соединены свыходами счетчика 42 импульсовВходпоследнего подсоединен к входу импульсов кадровой частоты Г, а входсброса - к выходу компаратора 40.Регулятор 12 напряжения (фиг,4)состоит из первого триггера 43, входсинхронизации которого соединен свходом второго счетчика 44 и с входомсигнала переключения светофильтров.Выход триггера 43 соединен с первымвходом первой логической схемы И 45, второй вход которой соединен с входом импульсов кадровой частоты, авыход с входом первого счетчика 46, Выход последнего поразрядно является выходом сигнала управления и соединен с входом ЦАП 47, Выход последнего соединен с входом управления регулируемого стабилизатора 48, выход которого соединен с высоковольтньи входом выпрямителя 49, выход последнего соединен с входом источника напряжения питания фотопрчемника. Выход ш-го разряда счетчика 44 подключен к первому входу первой логической схемы И 50, второй вход которой соединен с входом сигнала компаратора и с входом синхронизации второго триггера 51, а выход схемы 50 подключен к входу установки триггера 43, Выход триггера 51 подсоединен к одному входу второй логической схемы И 52, другой вход которой подключен к входу импульсов кадровой частоты, .а выход - с входом тоетьего счетчика 53, Выход К-го разряда счетчика .53 соединен с входами сброса этого же счетчика и счетчика 46, входом установки . триггера 51, а также одним входом второй логической схемы ИЛИ 54, другой вход которой подключен к вы 7 1700764ходу ш-го разряда счетчика 44, а выход - к выходу сигнала включенияэлектропривода. Выходы Ь)-го разряда счетчика 53 и (ш)-го разряда5счетчика 44 соединены с входами третьей логической схемы ИЛИ 55, выход которой подсоединен к выходу сигналавключения записи.Измеритель 13 изменения напряжения (фиг,5) .состоит из первого регистра 56 памяти, поразрядно подключенного входами к входу сигнала управления, и второго регистра 57 памяти,также поразрядно соединенного входами 15с входами регистра 56 через инвертор58. Выходы регистров 56 и 57 поразрядно подсоединены к соответствующимвходам сумматора 59, выходы которогоявляются выходом сигнала изменениянапряжения. Входы синхронизации.регистра 56 и сумматора 59 подключены кнеинвертирующему выходу триггера 60,соединенного инвертирующим выходом сО-входом и с входом синхронизации регкстра 57, а вход синхронизации триггера 60 подключен к входу сигналавключения записи.Блок 14 управления электроприводом (Фиг.б) состоит из триггера 61,соединенного входом синхронизациис входом синхронизации регистра 62памяти и с входом сигнала включенияэлектропривода. Вход установки триггера 61 подсоединен к выходу сигнала35переключения светофильтров, к выходулогической схемы 63, подключеннойвходами к выходам циФрового компаратора 64. Выход триггера 61 соединен свходом управления ключа 65, подключенного входом к источнику напряжения питания электропривода. Выходключа 65 соединен с выходом напряжения питания электропривода, а входырегистра 62 поразрядно подсоединенык одним входам компаратора 64 и входам сигналов датчиков положения свето"фильтров, а другие входы компаратора64 поразрядно подключены к выходам регистра 62,Сумматор 15 сигналов (Фкг.7)состоит из регистров 66 - 70 памяти,поразрядно подключенных входами соответственно к входам кода сигналаразмаха, кода сигнала йзменения напряжения, кода сигнала датчиков свето 55Фильтров, кода координаты Х и кодакоординаты 7. Выходы регистров бб 70 подсоединены к одному входу смеси-,теля 71 напряжений, другой вход которого соединен с входом видеосигнала, Входы синхронизации регистров бб - 70 подключены к выходам логических схем И 72 - 76 соответственно, Эти схемы одними входами соединены с вхоцом импульсов повышенной строчной частоты, а другими входами с выходами триггеров 77 - 81 соответственно. Входы синхронизации этих триггеров подключены к выходам соответствующих разрядов счетчика 82 импульсов, вход которого соединен с входом импульсов повышенной строчной частоты, а вход сброса - с входами установки регистров бб - 70, триггеров 77 - 81 и входом импульсов кадровой частоты. При этом входы установки триггеров 77-81 через диоды 83-86 присоединены к выходам счетчика 82.Телевизионное устройство работает следующим образом.Посредством наведения автоматически кли по командам с Земли совмещают наперед заданный участок" поля зрения с наблюдаемым астрономическим объектом планета, звезда, туманность к т,н). Объективом 3 через светофильтр 4 проецируют на люминесцентное покрытие 2 изображение наблюдаемого объекта. Одним кэ светоФильтров 4, устанавливаемых последовательно на оск объектива 3, выделяет соответствующий спектральный диапазон, покрытие 2,сопряженное по спектру с Фотослоем Фотоприемника, преобразует его в электрический сигнал. Иеняя светофильтры, наблюдают весь спектральный диапазон, Фотоприемнкк на МКП обладает высокой чувствительностью. Фотоприемнкк 1 преобразует поступающий на его вход поток лучистой энергии в видеосигнал, а усилитель 8 осуществляет усиление и Формирование этого видеосигнала. С выхода усилителя 8 видеосигнал поступает в блок 9 и сумматор 15. В блоке 9 путем Фильтрации очищают сигнал .от помех и выделяют участок видеосигнала размером в несколько элементов, содержащий сигнал от наблюдаемого объекта. Для этого Формируют прямоугольный строб, центр которого совмещают с перемещающимся в поле зрения камеры наблюдаемьи объектом. При этом в блохе 9 определяют координаты строба к передают кх в двоичном коде на вход сумматора 15, а выделенныйвнутри строба видеосигнал - на входизмерителя 10, В последнем измеряют1максимальное амплитуду выделенноговидеосигнала и передают ее в двоичномкоде на вход сумматора 15, а в анало 5ковом виде - на вход компаратора 11.Когда аналоговый сигнал достигаетноминального значения, на выходе компаратора 11 возникает сигнал высокого уровня,Регулятор 12 после каждого переключения светофильтров автоматическиот кадра к кадру увеличивает напряжение на фотоприемнике 1, Наращивание 15напряжения начинают от некоторогоминимального значения, при которомне опасен прожиг фотоприемника 1, изаканчивают при достижении рабочихего значений. Причем рабочее значение определяют автоматически по достижению размахом видеосигнала на входекомпаратора 11 номинального значения, После чего выходной сигнал компаратора 11 останавливает наращивание 25напряжения питания фотоприемника 1,создаваемого регулятором 12. Послеэтого регулятор 12 поддерживает установленное рабочее напряжение Е кадров, в течении которых осуществляютнакопление и передачу информации онаблюдаемом объекте, после чего вырабатывают сигнал включения электропривода. В тех же случаях, когда из-занедостаточной чувствительности фотоприемника 1, размах видеосигнала на35выходе измерителя 10 за ш кадров(ш ) к) не достигает номинальногозначения, регулятор 12 также вырабатывает сигнал включения электропривода.По этому сигналу блок 14 включает напряжение питания на электропривод 7,.который с помощью механизма 6 осуществляет установку следующего светофильтра 4, Блок 14 вырабатывает сигнал переключения светофильтров, опре. деляет начало нарасгания напряженияпитания фотоприемника. Изменения этого напряжения при последовательнойсмене светофильтров измеряют с помощью измерителя 13 по сигналам управления создаваемым в регуляторе 12,и в двоичном коде подают на вход сумматора 15, В сумматоре 15 входныесигналы о размахе наблюдаемого видеосигнала, изменении выходного напряжения регулятора 12, номере рабочегосветофильтра, а также координатах Хи Т строба преобразуют из параллельного кода и последовательныгг осуществляют укладку этого кода и эамешивание его в видеосигнал, содержащийинформацию о распределении яркостив наблюдаемом объекте. Когда для передачи информации с борта космическогокорабля предоставляют только узкополосный канал свя зи, з аггегшгвание иггорггации о распределениияркости в наблюдаеггог 1 " объекте(видеосигнала с выхода усйлителя 8) не производят. В любом извариантов обработку полученной информации и выделение новых признаковпроизводят наземными средствами путемсопоставления информации от различных спектральных зон наблюдения, нэкоторых наиболее информационными являются зоны в УФ-диапазоне спектра. Сформированный видеоусилителем 8 видеосигнал подают на Фильтр 26 нижних частот блока 9. С комощью компаратора 25 выделяют часть видеосигнала, соответствующую наблюдаемому объекту и превосходящую заданный пороговый уровень. Для выделения укаэанной части видеосигнала формируют стробы по строке (по координате Х) и по кадру (по координате У), автоматически следящие за положением наблюдаемого объекта относительно начала растра. Сигнал координаты строба в двоичной форме подают на соответствующие выходы блока 9 (фиг,2), Для Формирования строба по координате У используют счетчик 16 с предварительной установкой, четко обеспечивают начальную установку строба в центре растра. Автоматическое смещение строба осуществляют путем управления реверсом счетчика 16, Сигналы управления реверсом вырабатывают при сравнении сдвига начала строба относительно наблюдаемого объекта, Этот сдвиг измеряют с помощью триггера 20, схемы И 21, счетчика 22 и сравнивают с устанавливаемыми при настройке датчика 23 данными, Если сдвиг не равен заданному, то схема И-НЕ 17 разрешает прохождение импульсов строчной частоты до установления заданного положения. Аналогично осуществляют автоматическое слежение строба за положением наблюдаемого объекта по строке. Для этого используют триггер 27, схемы И 28 и И-НЕ 29, счетчики 30 и 33, компаратор 31, мультивибратор 32 и датчик 34.Для измерения размаха видеосигнала в измерителе 10 фиг.3) используют пиковый детектор, построенный на операционных усилителях 35 и 39, первом компараторе 36, ключе 37 и конденсаторе 38, на вход которого подан вьделенный компаратором 25 видео сигнал. На выходе пикового детектора (усилитель 39) получают максимальное 10 значение аналогового сигнала, который с помощью компаратора 40 сравнивают с текущим значением цифрового сигнала, сформированного счетчиком 42 и преобразованного в аналогичную Форму ЦАП 11. При равенстве текущего значения цифрового сигнала аналоговому счетчик 42 останавливают и тем самым Фиксируют максимальное значение размаха видеосигнала в двоичном 20 коде, который поступает на выход измерителя 10, а на другойаналоговое значение этой величины. Для регулировки напряжения на 25 Фотоприемнике 1 в регуляторе 12 (Фиг,4) на вход счетчика 46 подают импульсы кадровой частоты. Подачу этих импульсов начинают после переключения светофильтров 4. Для этого 30 на схему 45 подают разрешающее напряжение с выхода триггера 43, только по сигналу переключения светофильт-,.-. ров. Возрастающий код на выходе счетчика 46 преобразуют с помощью ЦАП 47 в аналоговый сигнал, который используют для управления выходным напряжением стабилизатора 48, изменяющим величину напряжения на выходе выпрямителя 49. Остановку счетчика 46 осуществляют или по сигналу от компаратора 11, или по сигналу от счетчика 44, выдаваемому через в кадров после переключения светофильтров 4. Эти сигналы через схему 50 осуществляют установку триггера 43 и тем самым запрещают прохождение импульсов кадровой частоты на вход счетчика 46, Сброс счетчика 46 осуществляют через к кадров после прихода сигнала от компаратора 11 или через ш кадров после переключения светофильтров, где ш) 1 устанавливают при настройке. Сигнал сброса счетчика 46 используют также для формирования схемой 54 сигнала включения электропривода, При этом в предыдущих кадрах (шили К) формируют сигнал включения записи кода созданного счетчиком 46. Для,этого используют счетчики 44 и 53, а гакже схемы 54 и 55,Для измерения изменения напряжения на фотоприемнике 1 в измерителе 13 (Фиг,5) используют регистры 56 и 57. На вход этих регистров подают прямой и инвертированный коды сигналов управления напряжением фотоприемника 1. При этом для инвертирования кода используют инвертор 58, Складывая эти коды в сумматоре 59, определяют величину изменения напряжения. Запись сигналов в регистры 56 и 57 осуществляют попеременно перед каждым переключением светофильтров 4. Для управления записью используют триггер 60.Для управления электроприводом в блоке 14 фиг.б) используют триггер 61, который по сигналу включения электропривода, создаваемому регулятором 12, вырабатывает сигнал, включающий ключ 65. Прн этом напряжениепитания электропривоца поступает на выход блока 14, Сброс этого триггера осуществляют по сигналу переключения светофильтров, т.е. тогда, когда рабочее положение занимает очередной светофильтр 4, Для Формирования этого сигнала используют регистр 62, компаратор 64 и схему ИЛИ 63, Причем сигналы с датчиков светофильтров поступают в регистр 62 одновременно с подачей .напряжения питания ча электро- привод, поэтому в начальный момент на выходах "Больше" и "Меньше" компаратора 64 сигнала нет, Только после установления следующего фильтра 4 на выходе схемы 63 появляется сигнал переключения светофильтра.В сумматор 15 (фиг.7) сигналы подают в виде параллельного двоичного кода, а снимают с него в виде последовательного двоичного кода. Темп выдачи информации задают импульсы повышенной строчной частоты, очередность передачи информации с каждого входа определяют с помощью счетчика 82, который отсчитывает количество импуль - сов строчной частоты, отводимое для передачи каждого вида информации. Таким образом счетчик 82 управляет временем включения и сброса триггеров 77-81 каждого канала, При этом каждый из триггеров сумматора управляет временем прохождения импульсов повы" шенной строчной частоты через соответствующие схемы И 72-76, Уложенный14 13 1700764 30 35 Код оординаты "уф мт(РЯ таким образом выходной сигнал в виде последовательного двоичного кода смешивают с видеосигналом усилителя 8. При этом цифровой сигнал фазируют так, что его замешивание производится во время обратного хода, например, кадровой развертки.Таким образом, в телевизионном устройстве расширяют диапазон спектральной чувствительности путем приенения люминесцентного преобразователя, увеличена существенно чувствительность и уменьшено время на формирование сигнала включения электро- привода путем автоматического анализа видеосигнала. Устройство позволяет вести наблюдения подвижных и сверхслабых стацио 20 нарных объектов в различных спектральных диапазонах.,Формула из обретения25 Телевизионное устройство для формирования сигнала иэображения объекта, содержащее объектив и установленные на его оптической оси последовательно светофильтр и фотоприемник, выход которого соединен с входом видеоусилителя, светофильтр выполнен вращающимся и соединен с первым выходом электропривода, вход которого соединен с выходом блока управления электроприводом, сумматор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности при одновременном увеличении чувствительности, введены блок измерения координат,измеритель размаха видеосигнала, компаратор, измеритель изменения напряжения, регулятор напряжения, при этомвыход видеоусилителя соединен с первым входом блока измерения координат,выход которого через измеритель размаха видеосигнала соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с первым входом регулятора напряжения, первый и второй выходы которого соединены с измерителем изменениянапряжения, третий выход регуляторанапряжения соединен с первым входомблока управления электроприводом, второй вход которого соединен с вторымвходом электропривода и с одним иэвходов сумматора, выход блока управления электроприводом соединен с вторым входом регулятора напряжения, выход видеоусилителя, второй выход блока измерения координат и выход измерителя размаха видеосигнала соединеныс соответствующими входами сумматора,выход которого является выходом телевизионного устройства, при этом соответствующие входы блока измерениякоординат являются входами сигналовкадровой и строчной частот Е,Г.,входом сигнала пЕ частоты, гдеи = 12,3 соответствующий входизмерителя размаха видеосигнала является входом для сигнала кадровой частоты Г, а соответствующие входы сумматора входами для сигналов пГ частоты и кадровой частоты.1