оптико-электронная система

Формула изобретения

1. Оптико-электронная система, содержащая объектив, блок регулирования освещенности чувствительного элемента, последовательно соединенные чувствительны элемент и блок регулирования сигнала освещенности, выход которого подключен к первому входу коммутатора, выход которого соединен с входом управления блока регулирования освещенности чувствительного элемента, отличающаяся тем, что введен задатчик сигнала минимизации, блок прерывания потока излучения, детектор входного потока излучения и пороговый блок, причем вход порогового блока соединен с выходом детектора входного потока излучения, выход с входом блока прерывания потока излучения и входом управления коммутатора, второй вход которого соединен с выходом задатчика сигнала минимизации, входы блока прерывания потока излучения и детектора входного потока излучения объединены и оптически связаны с объективом.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок прерывания потока излучения установлен в сходящемся пучке объектива оптико-электронной системы.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к приборам, преобразующим электромагнитное излучение в диапазоне волн более коротких, чем радиоволны, в электрический сигнал. Это, например, могут быть тепловизоры, телекамеры, теплопеленгаторы и т.п.

Известно устройство защиты для телекамеры, которое предотвращает повреждение приемника при увеличении светового потока выше заданного уровня [1].

Это устройство содержит детектор излучения, выходом соединенный с пороговым устройством, на второй вход которого подается эталонный сигнал. Выход порогового устройства соединен с прерывателем светового потока. При превышении потока излучения заданного уровня прерыватель светового потока перекрывает поле зрения, чем предотвращается выход из строя фотоприемника.

Недостатком этой системы является то, что на фотоприемнике в процессе работы не поддерживается оптимальная освещенность.

Известна также система, содержащая регулятор светового потока, например диафрагму с регулируемым отверстием, установленный перед чувствительным элементом, блок формирования сигнала освещенности, входом соединенный с выходом чувствительного элемента, а выходом - со входом регулятора светового потока [2, с.75-84].

Недостатком этой системы является то, что при резком усилении светового потока регулятор светового потока не успевает столь же быстро перекрыть световой поток из-за большого диапазона регулирования (обычно около 1000) и чувствительный элемент может выйти из строя.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является описанное в [3]. Оно представляет собой телекамеру с последовательно соединенными чувствительным элементом, детектором сигнала освещенности чувствительного элемента, схемой автоматической регулировки, через коммутатор соединенной с приводом диафрагмы, регулирующей освещенность на чувствительном элементе. Последовательно соединенные датчик раскрытия диафрагмы, генератор сигнала открытия диафрагмы и измеритель разности сигналов, выходом соединенный через коммутатор со входом привода диафрагмы, а вторым входом с ячейкой памяти, в которую при переключении режимов заносится значение сигнала со схемы автоматической регулировки.

Недостатком этой системы является то, что при резком увеличении попадающего в объектив потока излучения (например при попадании в поле зрения солнца, прожектора, факела и т.п.) возможен выход чувствительного элемента из строя. Это обусловлено большим диапазоном регулирования светового потока и, как следствие, большим временем переброса диафрагмы из одного крайнего положения в другое даже при максимальной скорости двигателя привода. В режиме фиксации диафрагмы этот недостаток усугубляется тем, что уровень освещенности приемника вообще не регулируется.

Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности оптико-электронной системы в условиях воздействия мощных источников детектируемого излучения.

Для достижения этой цели в оптико-электронную систему, содержащую блок регулирования освещенности чувствительного элемента, последовательно соединенные чувствительный элемент и блок формирования сигнала освещенности, через коммутатор подключенный ко входу блока регулирования освещенности чувствительного элемента, введены задатчик сигнала минимизации, блок прерывания потока излучения, детектор входного потока излучения и пороговое устройство, причем вход порогового устройства соединен с выходом детектора входного потока излучения, выход со входом блока прерывания потока излучения и входом управления коммутатором, второй вход которого соединен с выходом задатчика сигнала минимизации.

Для повышения эффективности за счет уменьшения времени срабатывания блок прерывания потока излучения устанавливается в сходящемся пучке объектива оптико-электронной системы.

Все блоки, входящие в оптико-электронную систему, являются известными.

Блок прерывания потока излучения (БППИ), пороговое устройство могут быть выполнены аналогично описанному в [1]. В качестве детектора входного потока излучения (ДВПИ) могут быть использованы фотодиоды, терморезисторы и т.п. [1] . Блок регулирования освещенности чувствительного элемента (БРО) может быть реализован с помощью привода, изменяющего отверстие в регулируемой диафрагме, или перемещающего фильтр переменной оптической плотности и т.п. [2] . В качестве чувствительного элемента могут использоваться передающие ТВ-трубки (диссекторы, видиконы, ортиконы, пироконы и т.п.) ПЗС - матрицы, линейки и матрицы ИК - элементов и т.п. [2]. Блок формирования сигнала освещенности (БФСО) может быть реализован аналогично [3], если формировать сигнал пропорциональный освещенности всей мишени чувствительного элемента или [4] , если требуется поддерживать освещенность оптимальной на части приемника.

Задатчик сигнала минимизации может быть реализован на потенциометре при аналоговой реализации или с использованием элементов памяти при использовании цифровых микросхем. Коммутатором могут служить электромагнитные реле, полупроводниковые или оптронные ключи и т.п.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемой оптико-электронной схемы; на фиг.2 - график работы, 2 схема состоит из последовательно соединенных детектора входного потока излучения 6, порогового устройства 8 и коммутатора 7, последовательно соединенных чувствительного элемента 3 и блока формирования сигнала освещенности 4, задатчика сигнала минимизации 5, а также установленных перед чувствительным элементом блока прерывания потока излучения 1 и блока регулирования освещенности 2, причем вход БППИ соединен с выходом порогового устройства 8, а вход БРО через коммутатор 7 подключается к выходу БФСО или задатчика сигнала минимизации 5.

Работа оптико-электронной системы осуществляется следующим образом.

На вход чувствительного элемента 3 поступает сформированный объективом оптико-электронной системы (ОЭС) поток излучения и преобразовывается в электрический сигнал. Этот электрический сигнал в БФСО осредняется для того, чтобы получить величину пропорциональную освещенности чувствительного элемента 3 или заданной его части. Через коммутатор 7 сигнал об освещенности попадает на вход блока регулирования освещенности 2, который изменяет проходящий через него поток излучения таким образом, чтобы освещенность чувствительного элемента 3 (заданной его части) оставалась постоянной [3].

Если в поле зрения ОЭС попадает мощный источник излучения в спектральном диапазоне чувствительного элемента 3, то сигнал с выхода детектора входного потока излучения 6 превысит заданный уровень, и пороговое устройство 8 выдаст команду, по которой блок прерывания потока излучения 1 перекроет поток излучения к чувствительному элементу 3.

Освещенность чувствительного элемента 3 падает практически до нуля (фиг. 2) и, если не принять специальных мер, БРО перейдет в состояние максимального пропускания потока излучения. Тогда после выхода мощного источника излучения из поля зрения оптико-электронной системы (поток станет меньше Е_пр), когда после отмены команды с порогового устройства блок прерывания потока излучения откроется, освещенность на чувствительном элементе 3 (Е) резко превысит номинальное значение Е_н (фиг.2) прерывистая кривая в той же пропорции, что и отношение максимального ослабления БРО к минимальному. Такая пересветка чувствительного элемента 3 может вызвать выход его из строя.

Чтобы этого не произошло, при срабатывании порогового устройства 8 выдается команда также на вход управления коммутатора 7, который по этой команде подключает вход БРО к выходу задатчика сигнала минимизации 5. С задатчика сигнала минимизации (ЗСМ) выдается сигнал обеспечивающий изменение состояние блока регулирования освещенности 2 с максимальной скоростью в сторону уменьшения пропускания потока излучения. Тогда, если за время воздействия на ОЭС источника повышенной мощности БРО успеет перейти в предельное состояние, освещенность на чувствительном элементе после открытия БППИ начнет изменяться от номинального значения в сторону уменьшения (фиг.2). Если же БРО не успеет достигнуть предельно закрытого состояния, то, так как после открытия БППИ поток равен максимальному расчетному для БРО, последний будет уже находиться в состоянии движения к уменьшению освещенности на чувствительном элементе. Следовательно и величина и длительность воздействия импульса повышенной освещенности на чувствительный элемент будут существенно уменьшены, что снижает вероятность его выхода из строя.

Т. е. повышение надежности оптико-электронной системы достигается как за счет прерывания потока детектируемого излучения при превышении заданного уровня, так и ограничением попадающего на чувствительный элемент потока сразу после окончания воздействия мощного источника.

Следует отметить, что время срабатывания блока прерывания потока излучения тем меньше, чем меньше линейные размеры поля зрения в месте установки БППИ. Поэтому БППИ целесообразно устанавливать в сходящемся пучке объектива ОЭС.

Таким образом очевидно, что повышение надежности оптико-электронной системы в предложенном техническом решении осуществляется за счет введения последовательно соединенных детектора входного потока излучения 6, порогового устройства 8, и блока прерывания потока излучения 1, а также задатчика сигнала минимизации 5, подключаемого по команде с порогового устройства 8 коммутатора 7 ко входу блока регулирования освещенности чувствительного элемента 2 вместо блока формирования сигнала освещенности 4. При этом дополнительный эффект достигается за счет установки БППИ в сходящемся пучке объектива.