RU2216068C2 - Device for producing color image under low illumination conditions - Google Patents
Device for producing color image under low illumination conditions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2216068C2 RU2216068C2 RU2000125659A RU2000125659A RU2216068C2 RU 2216068 C2 RU2216068 C2 RU 2216068C2 RU 2000125659 A RU2000125659 A RU 2000125659A RU 2000125659 A RU2000125659 A RU 2000125659A RU 2216068 C2 RU2216068 C2 RU 2216068C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- color
- image
- filters
- disk
- lens
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Endoscopes (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
- Telescopes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электронно-оптической техники и предназначено для наблюдения объектов в условиях низкой освещенности. The invention relates to the field of electron-optical equipment and is intended for observing objects in low light conditions.
Известны, например, приборы ночного видения, содержащие объектив и электронно-оптический преобразователь (ЭОП) (см. Л.З. Криксунов. Справочник по основам инфракрасной техники. М., Сов. радио, 1978). ЭОП, как правило, имеет экран с люминофором зеленого свечения. В силу этого изображение наблюдаемого объекта имеет ограниченную информативность. Known, for example, night vision devices containing a lens and an electron-optical converter (EOP) (see LZ Kriksunov. Reference to the basics of infrared technology. M., Sov. Radio, 1978). The image intensifier, as a rule, has a screen with a phosphor of green glow. Due to this, the image of the observed object has limited information content.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства цветного изображения наблюдаемого объекта в условиях низкой его освещенности. An object of the present invention is to provide a color image device of an observed object in low light conditions.
Поставленная задача решается тем, что устройство, содержащее объектив, ЭОП и окуляр, снабжено цветовым модулятором, выполненным в виде, например, двух дисков со светофильтрами основных длин волн (R, G, В - фильтрами, т.е. "красным", "зеленым" и "синим") в его секторах. Первый размещен перед фотокатодом, а второй - за экраном ЭОП перпендикулярно оптической оси на общем валу электродвигателя. The problem is solved in that the device containing the lens, image intensifier tube and eyepiece is equipped with a color modulator made, for example, in the form of two disks with filters of the main wavelengths (R, G, B - filters, ie "red", " green "and" blue ") in its sectors. The first is placed in front of the photocathode, and the second behind the screen of the image intensifier tube perpendicular to the optical axis on the common motor shaft.
Причем одноцветные фильтры обоих дисков ориентированны соосно вдоль оптической оси друг за другом. Moreover, the monochrome filters of both disks are oriented coaxially along the optical axis one after another.
Наряду с обычными фильтрами из цветного стекла могут использоваться интерференционные фильтры для более четкого разделения отраженного от объекта света на основные R, G, В-составляющие. Along with conventional color glass filters, interference filters can be used to more clearly separate the light reflected from the object into the main R, G, B components.
В случае наблюдения объекта в других областях спектра, например в инфракрасной (ИК) или ультрафиолетовой (УФ) области в диске, размещенном перед фотокатодом ЭОП, устанавливаются фильтры с максимумами полосы пропускания в коротковолновой, средней и длинноволновой областях спектра заданного диапазона. In the case of observing an object in other spectral regions, for example, in the infrared (IR) or ultraviolet (UV) region, filters with bandwidth maxima in the short, medium, and long wavelength ranges of a given range are installed in the disk located in front of the photocathode of the image intensifier tube.
Вариантом устройства, обеспечивающим активный режим работы, т.е. получение цветного изображения объекта в полной темноте, является прибор, содержащий объектив, ЭОП, окуляр и цветовой модулятор. Причем цветовой модулятор, расположенный перед фотокатодом ЭОП, включает в себя светоделитель, оптически связанные с ним источники излучения основных длин волн, например R, G, В-светодиоды, блок переключения источника излучения и оптопару в зоне диска со светофильтрами, установленного за экраном ЭОП. A variant of the device that provides an active mode of operation, i.e. receiving a color image of an object in complete darkness, is a device containing a lens, image intensifier tube, eyepiece and color modulator. Moreover, the color modulator located in front of the photocathode of the image intensifier tube includes a beam splitter, optically connected sources of radiation of the main wavelengths, for example R, G, B-LEDs, a switching unit of the radiation source and an optocoupler in the area of the disk with light filters installed behind the screen of the image intensifier tube.
Для повышения надежности устройства за счет исключения элементов с механическим вращением входной цветоделительный блок выполнен в виде двух зеркал с дихроическими покрытиями и зеркала с нейтральным отражающим покрытием, соответственно усилитель яркости изображения в виде трех каналов, каждый из которых содержит ЭОП с различными типами люминофоров, обеспечивающих свечение в R, G, В-областях видимого спектра излучения и выходной цветоделительный блок совмещения изображения в виде трех зеркал, два из которых имеют полупрозрачное покрытие. To increase the reliability of the device due to the exclusion of elements with mechanical rotation, the input color splitting unit is made in the form of two mirrors with dichroic coatings and mirrors with a neutral reflective coating, respectively, an image brightness amplifier in the form of three channels, each of which contains an image intensifier tube with various types of phosphors that provide a glow in the R, G, B-regions of the visible radiation spectrum and the output color splitting unit for combining images in the form of three mirrors, two of which are translucent coated Ie.
Для повышения удобства наблюдения за счет получения изображения на экране цветной электронно-лучевой трубки в устройство за экраном ЭОП установлена оптическая система переноса изображения и устройство преобразования оптического изображения в телевизионный сигнал, например в виде ПЗС-камеры. Устройство снабжено также блоком управления переключателем R, G, В-пушек цветной электронно-лучевой трубки, связанного с оптопарой в зоне входного диска со светофильтрами. To increase the convenience of observation by acquiring an image on the screen of a color cathode ray tube, an optical image transfer system and a device for converting an optical image into a television signal, for example, in the form of a CCD camera, are installed in the device behind the image intensifier tube. The device is also equipped with a control unit for the switch R, G, B-guns of a color cathode ray tube associated with an optocoupler in the area of the input disk with filters.
Для реализации активного режима работы и возможности построения цветного изображения в полной темноте блок переключения источников излучения одновременно является блоком управления переключателем R, G, В-пушек цветной электронно-лучевой трубки. To implement the active mode of operation and the possibility of constructing a color image in complete darkness, the radiation source switching unit is simultaneously a control unit for the R, G, B-gun switch of the color cathode ray tube.
Изобретение поясняется подробным описанием устройства и чертежами, на которых изображены
фиг. 1 - схема устройства с цветовым модулятором в виде двух дисков со светофильтрами;
фиг.2 - диск цветомодулятора в плане;
фиг.3 - схема устройства с активным режимом работы;
фиг.4 - схема устройства с трехканальным блоком ЭОП;
фиг.5а, б - спектральные характеристики отражательной способности зеркал с дихроическим покрытием,
фиг.6 - схема устройства с цветной электронно-лучевой трубкой;
фиг. 7 - схема устройства с цветной электронно-лучевой трубкой, работающего в активном режиме.The invention is illustrated by a detailed description of the device and the drawings, which depict
FIG. 1 is a diagram of a device with a color modulator in the form of two disks with light filters;
figure 2 - disk color modulator in plan;
figure 3 - diagram of a device with an active mode of operation;
4 is a diagram of a device with a three-channel block of the image intensifier;
figa, b - spectral characteristics of the reflectivity of mirrors with dichroic coating,
6 is a diagram of a device with a color cathode ray tube;
FIG. 7 is a diagram of a device with a color cathode ray tube operating in active mode.
Устройство (фиг. 1) содержит объектив 1, ЭОП 2, окуляр 3 и цветовой модулятор в виде двух дисков со светофильтрами, один из которых (4) размещен перед фотокатодом ЭОП, а второй (5) за его экраном. Диски 4 и 5 жестко укреплены на оси 6 двигателя 7. The device (Fig. 1) contains a lens 1,
Диски 4 и 5 (фиг.2) цветомодулятора содержат секторы с R, G, В-светофильтрами в каждом из них.
Светофильтры одного цвета на обоих дисках 4 и 5 расположены соосно, т.е. один за другим вдоль оптической оси. The filters of the same color on both
Устройство с активным режимом работы (фиг.3) содержит объектив 1, ЭОП 2, окуляр 3, цветовой модулятор в виде светоделителя 8, диска со светофильтрами 5, источника излучения 9, блока переключения источников излучения 10 и оптопары 11. A device with an active mode of operation (Fig. 3) comprises a lens 1, an
Диск со светофильтрами 5 жестко укреплен на оси 6 двигателя 7. The disk with
На фиг. 4 изображено устройство, в котором цветоделительный блок перед блоком ЭОП 2 состоит из двух зеркал 12, 13 с дихроическим покрытием и зеркала 14 с нейтральным отражающим покрытием, а блок ЭОП включает три канала, каждый из которых содержит соответственно ЭОП1, ЭОП2 и ЭОП3, с различными люминофорами. Например, ЭОП1 имеет люминофор со свечением в области R, ЭОП2 - в области G и ЭОП3 - в области В. Выходной цветоделительный блок совмещения изображений состоит из двух зеркал 15, 16 с полупрозрачным отражающим покрытием и зеркала 17. Причем, как показано на фиг.4, на фотокатод ЭОП1 концентрируется световой поток ФR спектральной области R, на фотокатод ЭОП2 - соответственно световой поток ФG, и на ЭОП3-ФB.In FIG. 4 shows a device in which the color splitting unit in front of the
На фиг. 5а представлена примерная спектральная характеристика отражательной способности ρλ дихроичного зеркала 12, а на фиг.5б - дихроичного зеркала 13. В данном случае λ - длина волны излучения.In FIG. 5a shows an exemplary spectral characteristic of the reflectance ρ λ of the
На фиг.6 показано устройство для получения цветного изображения на экране цветной электронно-лучевой трубки. Оно состоит из объектива 1, ЭОП 2, оптической системы переноса изображения 18, преобразователя оптического изображения в телевизионный сигнал 19, например, на базе ПЗС-камеры, цветового модулятора в виде диска 4 с R, G, В-светофильтрами блока управления 20 переключателем R, G, В-пушек 21 цветной электронно-лучевой трубки 22. Блок управления 20 связан с оптопарой 11, установленной в зоне диска 4, жестко закрепленного на оси 6 двигателя 7. Figure 6 shows a device for obtaining a color image on the screen of a color cathode ray tube. It consists of a lens 1,
Устройство с цветной электронно-лучевой трубкой для реализации активного режима работы представлено на фиг.7, в котором цветовой модулятор 4 перед фотокатодом ЭОП 2 выполнен в виде светоделителя 23. Причем блок управления 10 переключателя R, G, В-пушек 21 цветной элeктpoннo-лучевой трубки 22, одновременно является блоком переключения устройства излучения 9. A device with a color cathode ray tube for implementing an active mode of operation is shown in Fig. 7, in which the
Отличительной особенностью ЭОП является то, что его фотокатод и люминофор экрана (исключая вариант устройства на фиг.4) должны иметь относительную равномерную спектральную чувствительность и спектральную характеристику излучения в видимом диапазоне электромагнитных волн (т.е. люминофор экрана ЭОП должен иметь примерно такую же основу, как и люминофор электронно-лучевой трубки телевизора черно-белого изображения). A distinctive feature of the image intensifier tube is that its photocathode and the screen phosphor (excluding the device variant in Fig. 4) should have a relative uniform spectral sensitivity and spectral radiation characteristic in the visible range of electromagnetic waves (i.e., the screen phosphor screen should have approximately the same basis , like the phosphor of a cathode-ray tube of a black-and-white television).
Устройство, представленное на фиг.1, работает следующим образом. Свет от источника низкой интенсивности (звезды, Луна и т.п.) падает на объект наблюдения. Часть отраженного от него света концентрируется объективом 1 на фотокатоде ЭОП 2 в виде изображения объекта наблюдения. Вследствие вращения дисков цветового модулятора перед фотокатодом и за экраном ЭОП периодически оказываются фильтры "зеленого", "синего" и "красного" цвета. В результате из светового потока, отраженного от объекта наблюдения, фильтрами диска 4 (фиг. 2) периодически выделяются электромагнитные колебания с длинами волн, например, λB=460 мкм, λG=555 мкм и λR=620 мкм. Колебания с такими же (или близкими) длинами волн выделяются фильтрами второго диска 5 из спектра излучения, формируемого люминофором экрана ЭОП 2. Благодаря высокой скорости вращения дисков 4 и 5 (не менее 3000 об/мин), установленных на оси 6 двигателя 7, и инерционности зрительного аппарата человека происходит аддитивное смешение последовательно воспроизводимых синего, зеленого и красного цветов. В результате наблюдатель воспринимает изображение объекта наблюдения, сформированное на экране ЭОП 2, через окуляр 3 в цвете. Наряду с цветными R, G, В-фильтрами видимого диапазона спектра излучения в диске 4 цветового модулятора могут быть установлены интерференционные светофильтры, обеспечивающие выделение более узких спектральных зон.The device shown in figure 1, operates as follows. Light from a low-intensity source (stars, moon, etc.) falls on the object of observation. Part of the light reflected from it is concentrated by the lens 1 on the photocathode of the
Достоинствами предлагаемого устройства являются простота реализации, отсутствие проблем, связанных с совмещением выделенных цветных (R, G, В) изображений и относительно несложная операция по выбору ЭОП с люминофором черно-белого свечения. The advantages of the proposed device are ease of implementation, the absence of problems associated with combining the selected color (R, G, B) images and the relatively simple operation of choosing an image intensifier with a phosphor in black and white.
В случае наблюдения объекта в других областях спектра (например, в инфракрасной или ультрафиолетовой) в диске 4, расположенном перед фотокатодом ЭОП 2, устанавливают фильтры с максимумами полосы пропускания в коротковолновой, средней и длинноволновой области спектра выбранного диапазона. Например, для инфракрасной области λ1=0,8 мкм, λ2=0,9 мкм и λ3=1 мкм, а для ультрафиолетовой области - λ1=0,3 мкм, λ2=0,35 мкм и λ3=0,4 мкм (возможны и другие сочетания триад).In the case of observing an object in other spectral regions (for example, in the infrared or ultraviolet) in the
В отличие от системы на фиг.1 устройство, представленное на фиг.3, реализует активный режим работы с возможностью получения цветного изображения в полной темноте. Оно также содержит объектив 1, ЭОП2, окуляр 3 и цветовой модулятор 4, 5. Цветовой модулятор в данном варианте включает в себя светоделитель 8 и оптически связанные с ним источники излучения 9 основных длин волн (R, G, В), например в виде светодиодов, и диск 5 со светофильтрами, установленный на оси 6 двигателя 7. Диск 5, как и в первом варианте, состоит из трех секторных R, G, В-фильтров. In contrast to the system of FIG. 1, the device shown in FIG. 3 implements an active mode of operation with the possibility of obtaining a color image in complete darkness. It also contains a lens 1,
Устройство работает в автоколлимационном режиме, т.е. объект наблюдения поочередно освещается через светоделитель 8 и объектив 1 одним из трех светодиодов 9. Светодиоды 9 включаются блоком переключения источников излучения 10 по сигналам оптопары 11 синхронно с вращением диска 5. Т.е. при выходе на оптическую ось светофильтра диска 5 синего цвета включается светодиод синего свечения, при выходе светофильтра зеленого цвета включается светодиод зеленого свечения и т.д. Для работы устройства в ИК- или в УФ-диапазонах подбираются светодиоды с максимумами излучательной способности в коротковолновой, средневолновой и длинноволновой частях выбранного спектрального диапазона. The device operates in autocollimation mode, i.e. the observation object is alternately illuminated through a
Устройство, представленное на фиг.4, работает следующим образом. Свет низкой интенсивности от объекта наблюдения проходит объектив 1 и попадает на цветоделительный блок, с помощью которого он разделяется на три составляющие ФB, ФG и ФR, т.е. синюю, зеленую и красную в соответствии со спектральными характеристиками отражательной способности дихроичного зеркала 13 (фиг, 5а) и 12 (фиг.5б).The device shown in figure 4, operates as follows. The light of low intensity from the object of observation passes through the lens 1 and enters the color splitting unit, with which it is divided into three components Ф B , Ф G and Ф R , i.e. blue, green and red in accordance with the spectral characteristics of the reflectivity of the dichroic mirror 13 (Fig. 5a) and 12 (Fig. 5b).
Каждый из каналов ЭОП2 является усилителем яркости изображения заданного спектрального диапазона (R, G, В). В результате аддитивного смешения изображений красного, синего и зеленого цветов посредством выходного цветоделительного блока в виде двух зеркал 15 и 16 с полупрозрачным покрытием и зеркала 17 наблюдатель через окуляр 3 воспринимает цветное изображение объекта наблюдения. Each of the channels of the image intensifier tube2 is an amplifier of the image brightness of a given spectral range (R, G, V). As a result of additive mixing of images of red, blue and green colors by means of the output color splitting unit in the form of two
Вместо ЭОП с цветными люминофорами в каждом из каналов могут быть использованы ЭОП с люминофором черно-белого свечения, но тогда за экранами ЭОП должны размещаться стационарные R, G, В-фильтры по одному в соответствующих каналах. Instead of the image intensifier tubes with color phosphors in each channel, image intensifier tubes with a phosphor of black and white glow can be used, but then stationary R, G, B filters should be placed behind the image intensifier tubes one at a time in the corresponding channels.
Устройство (фиг. 6), позволяющее получать цветное изображение объекта наблюдения на экране электронно-лучевой трубки, работает следующим образом. Свет от объекта концентрируется объективом 1 на экране ЭОП2. Усиленное по яркости изображение с экрана ЭОП2 оптической системой переноса 18 формируется на чувствительной площадке преобразователя оптического изображения в телевизионный сигнал 19, например, в виде ПЗС-камеры. Полученный телевизионный сигнал поступает в переключатель R, G, В-пушек 21 цветной электронно-лучевой трубки 22. Последовательное включение R, G, В-пушек для формирования на экране трубки изображений соответствующих цветов осуществляется по команде блока управления 20, связанного с оптопарой 11 диска 4 цветоделительного модулятора. Диск 4, аналогично устройству на фиг.1, содержит R, G, В-фильтры и жестко закреплен на оси 6 двигателя 7. При вращении диска 4 на фотокатоде ЭОП2 последовательно формируются изображение объекта наблюдения в красном, зеленом и синем цветах. Синхронно с вращением диска 4 через оптопару 11 и блок управления 20 подаются команды на переключатель R, G, В-пушек 21. В результате на экране электронно-лучевой трубки последовательно с частотой выше предельной частоты мельканий для глаза человека формируются изображения объекта в основных цветах, что воспринимается наблюдателем как цветное изображение. The device (Fig. 6), which allows to obtain a color image of the object of observation on the screen of a cathode ray tube, operates as follows. The light from the object is concentrated by lens 1 on the
Устройство на фиг.7, как дальнейшее развитие устройства на фиг.6, реализует активный режим работы, т.е. возможность наблюдения объекта в полной темноте. В этом варианте подсветка объекта наблюдения осуществляется поочередно через цветовой модулятор 4 в виде светоделителя 23 и объектив 1 источниками излучения 9, например, в виде светодиодов с излучением основных длин волн (R, G, В). Синхронное управление включения светодиодов и R, G, В-пушек осуществляется блоком управления 10. Как и в устройстве на фиг.3, возможно получение цветного изображения в ИК- или УФ-диапазонах. The device of FIG. 7, as a further development of the device of FIG. 6, implements an active mode of operation, i.e. the ability to observe the object in complete darkness. In this embodiment, the illumination of the observation object is carried out alternately through the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000125659A RU2216068C2 (en) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | Device for producing color image under low illumination conditions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000125659A RU2216068C2 (en) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | Device for producing color image under low illumination conditions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000125659A RU2000125659A (en) | 2002-12-20 |
| RU2216068C2 true RU2216068C2 (en) | 2003-11-10 |
Family
ID=32026430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000125659A RU2216068C2 (en) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | Device for producing color image under low illumination conditions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2216068C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575416C2 (en) * | 2010-05-04 | 2016-02-20 | ЮНИВЕРСАЛ СИТИ СТЬЮДИОС ЭлЭлСи | Image transformation method and apparatus |
-
2000
- 2000-10-12 RU RU2000125659A patent/RU2216068C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575416C2 (en) * | 2010-05-04 | 2016-02-20 | ЮНИВЕРСАЛ СИТИ СТЬЮДИОС ЭлЭлСи | Image transformation method and apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6570147B2 (en) | Color night vision apparatus | |
| US5418546A (en) | Visual display system and exposure control apparatus | |
| US5135300A (en) | Projection color display apparatus | |
| EP1277070B1 (en) | Apparatus for providing color images from night vision and other electro-optical viewing devices | |
| US20100134515A1 (en) | High brightness wide gamut display | |
| US20060285217A1 (en) | Multi-primary color display | |
| JPH06102510A (en) | Two-light-path liquid-crystal light-bulb color display device using optical coupling lens array | |
| US5483379A (en) | Image registering in color at low light intensity | |
| JP2011118415A (en) | Device for imaging color image | |
| CN100432732C (en) | Image projection system with imager provided with a colour wheel having a plurality of sub-sets of coloured segments, and corresponding projection appliance | |
| EP2156661A2 (en) | Dual tir prism architecture to enhance dlp projectors | |
| US6212013B1 (en) | Projection type display apparatus | |
| TW200413820A (en) | Colour-sequential projection system comprising four primary colours | |
| US7033031B2 (en) | Optical system and projection type image display apparatus equipped with optical system | |
| CN106462041B (en) | Image display device and image generating method | |
| US4454535A (en) | Color picture projection system | |
| EP1947866B1 (en) | Methods and systems for imaging by spectrum sequentially display images | |
| US3812526A (en) | Low light level television camera | |
| RU2216068C2 (en) | Device for producing color image under low illumination conditions | |
| CN105629486A (en) | 3d projection display system | |
| US2731511A (en) | Color television systems | |
| US2099889A (en) | Television system | |
| Lemonier et al. | Low light level TV imaging by intensified CCDs | |
| JP3089171B2 (en) | Color liquid crystal display | |
| EP0961501A2 (en) | Color image projecting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151013 |