Устройство визуализации световых сигналов

(72) В, В, Комляков, В,И. П. Житенев, Г, А, Самсо А. Белов илиАпурин,ов и Ю. В786061 252 ЗАЦИИ СВЕТОВЫХ СТРОИСТВО ВИЗАЛОВ СИГН(57)можетденниных и и блю диотехни зобретение относи быть использовано изображения прост мпульсного и кваз, наприме ранственно и.лостоянн И елен вых асп о свет Фап 7 ачудсРад Уад ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ монов(56) Авторское свидетельство СССРкл. Н 04 1 ч 5/58, 1977,Авторское свидетельство СССР Н 0кл. Н 04 й 5/58, 1978,Я 01221764 А сигналов при их независимом изменениило интенсивности в широком динамическом.диапазоне, Устройство содержит блок 1временной выдержки, управляемый подлительности импульсный источник 2 питанияс тремя входами; импульсным, аналоговыми фоточувствительным, оптико-злектронныйпреобразователь 3 изображения с электроннымзатвором, блок 4 восстановления видимогоизображения с регулируемым блоком 5 пита.ния, последовательно включенные блок 7 формирования опережающего синхросигнала иблок 6 измерения амплитуды импульсных све.товых сигналов. В описании представленыструктурные схемы блока измерения ампли.туды импульсною сигнала, блока формирования опережающего синхросигнэла и управля.емого по длительности импульсного источникапитания, 2 з.п, ф.лы, 4 ил, 1 221764 г5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к радиотехнике,предназначено для наблюдения изображенияпространственно распределенных импульсногои квази-постоянного световых сигналов приих независимом изменении по интенсивностив широком динамическом диапазоне и может быть использовано, например, при иссле-;довании турбулентности атмосферы узконаправленным импульсным лазерным лучом.Цель изобретения - повышение разрешающей способности путем поддержания напостоянном уровне яркости и соответственноконтраста изображения двух составляющихсветового сигнала: квази. постоянной и импульской при их независимом изменении по интенсивности в широком динамическом диапазоне, повышение чувствительности путемадаптивной синхронизации по световому импульсному сигналу,На фиг, 1 приведена структурная схемаустройства визуализации световых сигналов;на фиг. 2. - структурная схема блока изме.рения амплитуды импульсного сигнала; нафиг, 3 - структурная схема блока формирования опережающего синхросигнала; на фиг.4 -структурная схема управляемого по длительности импульсного источника питания,Устройство визуализации световых сигналовсодержит (фиг. 1) последовательно соединен.ные блок 1 временной выдержки, управляемый по длительности импульсный источник2 питания с тремя входами: импульсныманалоговым и фоточувствительным, оптикоэлектронный преобразователь 3 изображенияс электронным затвором, блок 4 восстановле.ния видимого изображения, к которому под.ключен регулируемый блок 5 питания, Пос.ледовательно включенные блок 6 измеренияамплитуды импульсных световых сигналов иблок 7 формирования опережающего синхросигнала подключены к входам блока 1,импульсного источника 2 питания и блока 5питания,Блок 6 измерения амплитуды импульсных сигналов содержит (фиг, 2) последовательно включенные фотодетектор 8 фильтр 9 верх. них частот, усилитель 10, выпрямитель 11 и резистивноемкосгную нагрузку 12, выход кбторой является выходом блока 6 вторым выходом которого является выход фильтра 9.Блок 7 формирования опережающего син хросигнала содержит (фиг. 3) входной триггер 13, два одинаковых логических блока 14 и 15, к счетным входам которых под. ключен импульсньй генератор 16 и выход. ной элемент ИЛИ 17. Каждый из логических блоков 14 и 15 содержит двоичньй ревер. сивный счетчик 18, к разрядным выходам (р) которого подключены первый элемент ИЛИ19 и последовательно включенные второйэлемент ИЛИ 20 и одновибратор 21. К уъравляемому вхоцу "Вычитание" (в) счетчи.ка 18 подключен элемент И 22, первый входкоторого подключен к выходу элемента ИЛИ19. Управляемьй вход "Сложение" (с) счетчика 18 каждого из блоков 14 и 15 под.ключен к второму входу элемента И 22 другого блока 14 или 15 и соответственно кпрямому или инверсному выходам триггера13, в выходы одновибраторов 21 блоков 14и 15 подключены к разным входам элемента ИЛИ .17., При этом счетными входамиблоков 14 и 15 является счетный вход (т)счетчика 18,Управляемый по длительности импульсный источник 2 питания содержит (фиг, 4) пос. ледовательно включенные регулируемьй источник 23 опорного напряжения, интегратор 24 со сбросом по второму входу, выпрямитель 25, резистивно-емкостную нагрузку 26 и блок 27 сравнения к второму входу ко торого подключен фоточувствительный интегратор 28 со сбросом а к выходу - коммутатор 29, к второму входу которого подключен источник 30 питания. Первым вхо. дом источника 2 являются импульсные входы интеграторов 24 и 28 и коммутатора 29 вторым входом - аналоговый вход регу. дируемого источника 23, а третьим входом - фоточувствительный вход интегратора 28. Оптико-электронньй преобразователь 3 изображения соцержит как минимум объектив, фотокатод секцию переноса фотоэлектронного изображения на мишень, которая является составной частью блока 4 восстановления видимого изображения, и электронный затвор. В качестве электронного затвора может быть использован один иэ фокусирую. щих электродов секции переноса. Блок 4 может также содержать телевизионные устройства для работы узла считывания электронного изображения на мишени и работы приемной трубки. Преобразователь 3 и блок 4 обеспечивают возможность применения в устройстве визуализации как передающих телевизионных трубок типа суперортикон или супервидикон, так и электронно-опти. ческих преобразователей. В последнем случае блок 4 содержит только мишень в виде катодо-люминисцентного экрана, на котором восстанавливается видимое изображение, Для плавного изменения чувствительности преобраф эователя 3 к блоку 4 подключен регулируемый внешним напряжением блок 5 питания,Устройство визуализации работает следующим образом,Изображение объекта состоящее из прос.транственно распределенных импульсного иквази-постоянного световых сигналов, поступает через объектив на фотокатод оптикоэлектронного преобразователя 3 изображенияс электронным затвором, где преобразуетсяв фотоэлектронное иэображение. Это изображение в моменты времени, соответствующиеоткрытому состоянию электронного затворапереносится секцией переноса в преобразователе 3 на электронную мишень блока 4,в котором происходит восстановление види мого изображения, Устройство осуществляетавтоматическое регулирование интенсивностифотоэлектронного иэображения обоих видовсветовых сигналов с целью поддержанияяркости их изображения на экране блока 4на постоянном уровне,Регулирование осуществляется двумя спо.ибами, Яркость изображения импульсного сигнала регулируется плавным изменением выходного напряжения блока 5 питания, который этим напряжением изменяет чувст .вительность мишени блока 4, Регулирование блока 5 питания осуществляется выходным напряжением блока 6 измерения амплитуды импульсных световых сигналов, Это напряжение определяется интенсивностью светового импульсного сигнала, поступающего на вход блока 6. При этом соотношение между чувствительностью мишени и амплитудой им пульсных световых сигналов соответствует обратно пропорциональному закону, т, е, большей интенсивности импульсных сигналовсоответствует меньшая чувствительность мишени и наоборот, Благодаря этому яркость изображения этого сигнала на экране блока 4 поддерживается на постоянном уровне.Яркость изображения квазипостоянного светового сигнала при изменении ее интенсивности нодцерживается на постоянном уровне за счет изменения времени открытого состояния затвора преобразователя 3, При этом зависимость между интенсивностью сигнала и этим временем соответствует обратно пропорциональному закону, т, е.большей инстенсивности квази-постоянногосигнала соответствует меньшее время откры. того состояния затвора, Регулирование этого времени осуществляется управляемым по длительности импульсным источником 2 питания с тремя входами; первым - импульс ным, вторым - аналоговым и третьим - фотоэлектрическим,На первый вход источника 2 поступают импульсы блока 1 временной выдепжки, под действием которых источник 2 вырабатываетвыходное импульсное напряжение котороеоткрывает электронный затвор преобразователя3, Блок 1 выдерживает временные соотноше.5 ния между импульсами управляющими раэлич"ными блоками входящими в источник 2питания. Время действия импульса питанияисточника 2 определяется тремя факторами:выходным напряжением блока 6 измерения 1 О амплитуды, которое поступает на аналоговыйвход источника, уровнем интенсйвности квазипостоянной составляющей изображения, постуь.лающей на фоточувствительный вход источника2, и частотой следования импульсов блока 1.15 При этом длительность импульса питания иливремя открытого состояния затвора изменяет-ся; по прямо пропорциональному закону взависимости от изменения напряжения на аналоговом входе источника; по обратно пропорциональному закону в зависимости ат изменения уровня интенсивности квази-постоян-.ной составляющей иэображения поступающейна фоточувствительный вход источника 2, ичастоты следования импульсов блока 1 вре менной выдержки.Блок 7 формирования опережающего синхросигнала обеспечивает попадание световогоимпульсного сигнала на фотокатод преобразо.вателя 3 в момент времени, соответствующейоткрытому состоянию электронного затвора.Ьлок формирования работает следующимобразом,Со второго выхода блока 6 измерения амплитуды импульсы, соответствующие импульс.ным световым сигналам, поступают на входблока 7 формирования, который, в своюочередь, вырабатывает выходной импульс,опережающий по времени световой импульсный сигнал, приходящий на фотокатод пре.образователя. Выходной импульс блокаформирования запускает блок 1 временнойвыдержки, который, в свою очередь подает1необходимые импульсы для запуска источника2 питания.45 Таким образом, автоматическое регулирование чувствительности устройства визуализа.ции происходит в зависимости от измененияабсолютных величин и соотношения междуимпульсной и квази-постоянной составляю.50 шими изображения объекта. Например, увели.чение интенсивности светового импульсногосигнала приводит к снижению чувствитель.ности мишени блока 4 и одновременно кувеличению времени открытого состояния элек55 тронного затвора преобразователя 3, котороев исходном состоянии определяется уровнеминтенсивности квази-постоянной составляющейизображения, В результате автоматического ре25 5 12217гулирования чувствительности поддерживаетсяна постоянном уровне на экране блока 4 яркость изображения обеих составляющих сигнала.Блок 6 измерения амплитуды световыхимпульсных сигналов (фиг. 2) работает5следующим образом.На вход фотодетектора 8 поступают им.пульсные световые сигналы, которые последетектирования проходят через фильтр 9 верх.них частот к усилителю 10 и на второй вы оход измерителя, При этом фильтр 9 отделяетимпульсные сигналы от квази-постояннойсоставляющей изображения объекта, попадающей на приемную плошадку фотодетектора 8,например фотодиода. С выхода усилителя 10 15импульсы через выпрямитель 11 заряжаютрезистивно-емкостную нагрузку 12, котораяявляется первым выходом измерителя, Та.ким образом на этом выходе присутствуетнапряжение, величина которого прямо пропорциональна величине интенсивности световых импульсных сигналов,Блок 7 формирования опережающего синхтроимпульса (фиг, 3) работает следующим об.разом,Входные импульсы, соответствующие импульсным световым сигналам поступают навход триггера 13 поочередно меняя потенциал его прямого и инверсного выходов,Напряжения с этих выходов управляют режимом работы двух одинаковых логическихблоков 14 и 15, счетчики 18 которых работают поочередно в режимах "Сложение" и"Вычитание счетных импульсов генератора 16.Логический блок 14 работает следующим35образом. Последовательность работы другогоблока 15 аналогична и только сдвинута вовремени на период следования входныхимпульсов),64 бслучае, когда в счетчике 18 отсутствует информация о количестве подсчитываемых и, затем вычитаемых счетных импульсов, т, е, выходы всех его разрядов обнулены. Такой режим работы элемента ИЛИ 19 обеспечивается тем, что входы этой схемы подключе. ны ко всем разрядным выходам счетчика 18. Поэтому в режиме "Вычитание" счетчик при обнулении всех разрядов останавливается и ждет команды на режим "Сложение", кото . рая приходит в виде высокого потенциала на вход С с прямого выхода триггера 13 пос ле прихода следующего входного импульс Этот импульс при стабильной частоте следо. вания входных импульсов меняет состояние триггера. в момент остановки счетчика, Поэтому счетчик 18 все время работает поочередно в режимахСложение и "Вычитание". Элемент ИЛИ 20 подключен только к стар. шим разрядам счетчика 18. В результате этого, при обнулении разрядов в режиме "Вычитание", на выходе схемы происходит из. менение выходного потенциала с высокого на низкий, Из этого перепада напряжения одновибратор 21 формирует синхросигнал, который опережает по времени следующий входной импульс, переводящий счетчик в режим "Сложение", Время опережения определяется произведением периода следования счетных импульсов генератора 16 и числа два в степени количества младших разрядов счетчика 18, которые не подключены к элементу ИЛИ 20, Количество разрядов счетчика 18 определяется по укаэанной формуле, степень числа которой равна общему количеству разрядов счетчика, В этом случае период следования входных импульсов меньше времени, которое определяется по этой формуле.Под действием высокого потенциала (логическая "1") прямого выхода триггера 13, который поступает на вход с двоичного реверсивного счетчика 18, начинается режим "Сложения" счетных импульсов генера. тора 16, С приходом следующего входного импульса состояние выходов триггера 13 меняется на противоположное. Под действием низкого потенциала на входе с счетчик 18 останавливается и в следующее мгновение начинает работать в режиме Вычитание вследствие того, что высокий потенциал с инверсного выхода триггера через элемент И 22 поступает на вход 1 счетчика 18. При этом на другом входе элемента И 22 поступает на вход о счетчика 18. При этом на 55 другом входе элемента И 22 поддерживается высокий потенциал с выхода элемента ИЛИ 19, который изменяется на низкий только вТаким образом, логический блок 14 вырабатывает синхросигнал, который опережает во времени каждый второй входной импульс. Логический блок 15, работающий аналогично блоку 14, вырабатывает синхросигнал, опережающий каждый входной импульс из оставшихся, Такой режим работы обеспечивается тем, что последовательность работы этого блока сдвинута по отношению к работе бпока 14 на период следования входных импупь сов. Синхросигналы с выходов блоков 14 и 15 обьединяются на выходе формирователя выходным элементом ИЛИ 17. Интервал времени опережения синхросигнала по отношению к световому импульсному сигналу складывается из времени задержки прохождения этого сигнала с входа блока 6 измерения амплитуды до смены команды управления на счетчике 18, времен срабатывания блока 1. временной выдержки, импульсного источника1221764 2 питания и электронного затвора оптикоэлектронного преобразователя 3,8Формула изобретенияОтличительной особенностью схемы блока 7 формирования является малое время пе. рестройки работы при смене частоты следования входных импульсов, Это время состав ляет два периода следования входных импульсов, т. е. достаточно принять только два световых импульса с новой частотой следо вания для перестройки работы формировате. ля,10 Управляемый по длительности импульсный источник 2 питания (фиг. 4) с тремя вхо. 15 дами: импульсным, аналоговым и фоточувст.вительным работает . следующим образом. Импульсом с блока 1 времейной выдержки, 20 поступающим на импульсный вход источника 2 включаются фоточувствительный интегратор 28, интегратор 24 и коммутатор 29, который подключает источник 30 литания к электронному затвору преобразователя 3 изображения. Интегратор 24 интегрирует сигнал с источника 23 опорного питания и через выпря. митель 25 заряжает резистивно-емкостную нагрузку 26 до максимальной величины потенциала на ее входе, откуда сигнал поступает на 30 на вход блока 27 сравнения, Сигнал с интег. ратора 28 соответствующий интенсивности светового потока квази-постоянной составляющей изображения, поступает на второй вход блока 27 сравнения, который в мо. мент совпадения величин сигналов с интегратора 28 и нагрузки 26 выключает коммутатор 29, отключающий, в свОю очередь, электронный затвор преобразователя 3 от источника 30 питания. Следующим импульсом блока 1 40 стираются ранее накопленные сигналы на интеграторах 24 и 28 и осуществляется запуск этих интеграторов и коммутатора 29, после чего весь цикл повторяется, При этом изменение напряжения на аналоговом входе 45 источника 2 питания и частоты следования импульсов с блока 1 временной выдержки . приводит к изменению длительности импульса выходного напряжения источника 2 по прямо пропорциональному закону. Изменение интенсивности светового потока по фоточувствитель. ному входу источника 2, которым является фоточувствительный вход интегратора 28, изменяет длительность выходного импульса напряжения по обратно пропорциональномузакону. Устройство визуализации световых сигналов, состоящее из последовательно соединенных блока временной выдержки, управляемого по длительности импульсного источника пи. тания с тремя входами - .импульсным аналоговым и фоточувствительным, оптико-электрон. ного преобразователя изображения с элек.тронным затвором и блока восстановления видимого изображения к которому подключен регулируемый блок питания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности и чувствительности, в него введены блок измерения амплитуды импульсных световых сигналов, первый выход которого подключен к аналоговому входу управляемого по длительности импульсного ис. точника питания и входу регулируемого бло ка питания, и блок формирования опережающе. го синхросигнала, который включен между вторым выходом блока измерения амплитуды импульсных световых сигналов и входом блока временной выдержки.2, Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что блок измерения ампли. туды импульсных световых сигналов состоит из последовательно соединенных фотодетектора, фильтра верхних частот, усилителя, вын. рямителя и резистивно-емкостной нагрузки, выход которой является первым выходом блока измерения амплитуды импульсных свето. вых сигналов, вторым выходом которою является выход фильтра верхних частот.3, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что блок формирования опережающего синхросигнала содержит входной триггер, два логических блока, импульсный генератор и выходной элемент ИЛИ, при этом каждый логический блок состоит из двоичного ревер. сивного счетчика, к разрядным выходам которого подключены первый элемент ИЛИ и последовательно включенные второй элемент ИЛИ и одновибратор, а к управляющему вхо. ду Вычитание" счетчика подключен элемент И, первый вход которого подключен к,выходу первого элемента ИЛИ, кроме того, управляемый вход "Сложение" счетчиков каждого логического блока подключен к второму входу элемента И другого логического блока и, соответственно к прямому или инверсному выходу входного триггера, причем счетные входы счетчиков подключены к выхо. ду импульсного генератора, а выходы одновибраторов подключены к входам выходного элемента ИЛИ.1221764 иве ВНИИПИ Заказ 1621/60 Тираж 624 Подпис ал ППП "Патент", г,Х ФяфтФи