RU174581U1

RU174581U1 - ELECTRON-OPTICAL CONVERTER

Info

Publication number: RU174581U1
Application number: RU2017120577U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Катаев
Original assignee: Анатолий Александрович Катаев
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2017-10-23

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к электронной технике, в частности к устройству электронно-оптического преобразователя (ЭОП), для усиления яркости изображения в условиях низкой освещенности и перевода изображения в соответствующие цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами.Электронно-оптический преобразователь, содержащий фотокатод, усилитель эмитируемых фотокатодом электронов, устройство отображения информации, источник питания, согласно предлагаемому изобретению, дополнительно снабжен аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) и устройством преобразования фотоэлектронов для получения аналогового сигнала, характеризующего световой поток. Устройство преобразования фотоэлектронов выполнено в виде установленной перед фотокатодом жидкокристаллической матрицы, усилитель эмитируемых фотокатодом электронов - в виде установленной между фотокатодом и устройством отображения информации микроканальной пластины (МКП), а устройство отображения информации в виде экрана с выводом на АЦП.The proposed utility model relates to electronic equipment, in particular, to an electron-optical converter (EOC) device for enhancing image brightness in low light conditions and converting the image into appropriate digital signals suitable for processing by microprocessors and other digital devices. comprising a photocathode, an amplifier for electrons emitted by the photocathode, an information display device, a power source according to the invention, It is equipped with an analog-to-digital converter (ADC) and a photoelectron conversion device to obtain an analog signal characterizing the light flux. The photoelectron conversion device is made in the form of a liquid crystal matrix installed in front of the photocathode, the electron emitted by the photocathode amplifier is installed in the form of a microchannel plate (MCP) installed between the photocathode and the information display device, and the information display device is in the form of a screen with output to the ADC.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к электронной технике, в частности к устройству электронно-оптического преобразователя (ЭОП), для усиления яркости изображения в условиях низкой освещенности и перевода изображения в соответствующие цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами.The proposed utility model relates to electronic equipment, in particular, to an electron-optical converter (EOC) device for enhancing image brightness in low light conditions and converting the image into appropriate digital signals suitable for processing by microprocessors and other digital devices.

Известен ЭОП (патент РФ на изобретение №2525827, МПК H01J 31/56, опубл. 20.08.2014, Бюл. №23), включающий корпус, входное и выходное окна, фотокатод, электронно-возбуждаемую черно-белую ПЗС-матрицу, систему фокусировки электронов, установленную между фотокатодом и черно-белой электронно-возбуждаемой ПЗС-матрицей, блок формирования первичного видеосигнала, блок обработки видеосигнала, пульт управления и устройство воспроизведения видимого изображения.Known image intensifier tube (RF patent for the invention No. 2525827, IPC H01J 31/56, publ. 08/20/2014, Bull. No. 23), comprising a housing, input and output windows, a photocathode, an electronically excited black and white CCD, focusing system electrons installed between the photocathode and the black-and-white electronically excited CCD matrix, a primary video signal generating unit, a video signal processing unit, a control panel and a visible image reproducing device.

Недостатком ЭОП по патенту №2525827 является низкая четкость изображения и разрешающая способность. Особенно это актуально для приборов ночного видения, так как в темное время суток практически отсутствуют некоторые цвета и для нормальной работы устройства необходима подсветка, что часто недопустимо. Кроме того, ПЗС-матрица достаточна дорога, а ее размещение внутри вакуумного корпуса существенно снижает ремонтопригодность устройства.The disadvantage of the image intensifier according to patent No. 2525827 is the low definition of the image and the resolution. This is especially true for night vision devices, since some colors are practically absent in the dark and the device needs backlighting, which is often unacceptable. In addition, the CCD is quite expensive, and its placement inside the vacuum housing significantly reduces the maintainability of the device.

Наиболее близким к предлагаемому является электронно-оптический преобразователь (патент РФ на полезную модель №90933, МПК H01J 31/50, опубл. 20.01.2010, Бюл. №2), включающий фотокатод, структура которого выполнена с буферным слоем толщиной 50-150 А, а источник питания выполнен импульсным.Closest to the proposed one is an electron-optical converter (RF patent for utility model No. 90933, IPC H01J 31/50, published on January 20, 2010, Bull. No. 2), including a photocathode whose structure is made with a buffer layer 50-150 A thick , and the power supply is made pulsed.

Недостатком ЭОПа по патенту №90933 является недостаточная четкость изображения и разрешающая способность, обусловленные невозможностью простой переработки реального изображения в цифровой вид.The disadvantage of the image intensifier according to patent No. 90933 is the lack of image clarity and resolution, due to the inability to easily process a real image into digital form.

Задача (технический результат) предлагаемой полезной модели заключается в создании электронно-оптического преобразователя, свободного от вышеуказанных недостатков.The task (technical result) of the proposed utility model is to create an electron-optical converter, free from the above disadvantages.

Поставленная задача решается тем, что электронно-оптический преобразователь, содержащий фотокатод, усилитель эмитируемых фотокатодом электронов, устройство отображения информации, источник питания, согласно предлагаемому изобретению, дополнительно снабжен аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) и устройством преобразования фотоэлектронов для получения аналогового сигнала, характеризующего световой поток. Устройство преобразования фотоэлектронов выполнено в виде установленной перед фотокатодом жидкокристаллической матрицы, усилитель эмитируемых фотокатодом электронов - в виде установленной между фотокатодом и устройством отображения информации микроканальной пластины (МКП), а устройство отображения информации в виде экрана с выводом на АЦП.The problem is solved in that the electron-optical converter containing a photocathode, an amplifier emitted by a photocathode of electrons, an information display device, a power source, according to the invention, is additionally equipped with an analog-to-digital converter (ADC) and a device for converting photoelectrons to obtain an analog signal characterizing the light flow. The photoelectron conversion device is made in the form of a liquid crystal matrix installed in front of the photocathode, the electron emitted by the photocathode amplifier is installed in the form of a microchannel plate (MCP) installed between the photocathode and the information display device, and the information display device is in the form of a screen with output to the ADC.

Наиболее рациональным признается способ преобразования различных по физической природе величин сначала в функционально связанные с ними электрические, а затем - в цифровые. Снабжение ЭОП устройством преобразования потока фотоэлектронов для получения аналогового сигнала, характеризующего световой поток, обеспечивает повышение эффективности ЭОПа за счет получения цифрового изображения на выходе АЦП, что значительно улучшает обнаружение и распознавание объектов.The most rational way is recognized as a method of converting quantities of different physical nature, first into functionally related electrical ones, and then into digital ones. Providing the image intensifier with a conversion device for the photoelectron flux to obtain an analog signal characterizing the light flux, it improves the efficiency of the image intensifier by obtaining a digital image at the ADC output, which significantly improves the detection and recognition of objects.

Такая конструкция обеспечивает возможность получения аналогового сигнала и преобразования его в цифровой вид, что обеспечивает повышение эффективности предлагаемого ЭОПа и улучшение зрительного восприятия.This design provides the possibility of obtaining an analog signal and converting it into a digital form, which improves the efficiency of the proposed image intensifier tube and improves visual perception.

Предлагаемая полезная модель поясняется фигурой, на которой схематически изображен предлагаемый ЭОП.The proposed utility model is illustrated by a figure, which schematically shows the proposed image intensifier tube.

Предлагаемый ЭОП включает фотокатод 1, усилитель эмитируемых фотокатодом 1 электронов, устройство 2 отображения информации, источник питания 3, АЦП 4, усилитель эмитируемых фотокатодом 1 электронов и устройство преобразования фотоэлектронов для получения аналогового сигнала, характеризующего световой поток. Устройство 2 отображения информации может быть выполнено на основе жидкокристаллической панели или на основе панели светоизлучающих диодов. Устройство преобразования фотоэлектронов выполнено в виде установленной перед фотокатодом 1 жидкокристаллической матрицы 5, а усилитель эмитируемых фотокатодом 1 электронов выполнен в виде установленной между фотокатодом 1 и устройством 2 отображения информации микроканальной пластины 6.The proposed image intensifier tube includes a photocathode 1, an amplifier of electrons emitted by a photocathode 1, an information display device 2, a power supply 3, an ADC 4, an electron emitter emitted by a photocathode 1 and a photoelectron conversion device to produce an analog signal characterizing a light flux. The information display device 2 may be performed on the basis of a liquid crystal panel or on the basis of a panel of light emitting diodes. The photoelectron conversion device is made in the form of a liquid crystal matrix 5 installed in front of the photocathode 1, and the electron emitted by the photocathode 1 amplifier is made in the form of a microchannel plate 6 installed between the photocathode 1 and the information display device 2.

Предлагаемый ЭОП работает следующим образом.The proposed image intensifier operates as follows.

От источника питания 3 подается напряжение на фотокатод 1, на МКП 6, АЦП 4 и на устройство 2 отображения информации. В источнике питания 3 размещен также генератор импульсов, который подает управляющие импульсы для создания подвижных окон в жидкокристаллической матрице 5. Отраженный от объекта наблюдения световой поток попадает на жидкокристаллическую матрицу 5. В каждый малый промежуток времени жидкокристаллическая матрица 5 открывает небольшое окно и пропускает на фотокатод 1 пучки фотонов отраженного от объекта светового потока. Фотокатод 1 эмитирует электроны в вакуумную полость 7 корпуса. Эмитируемые фотокатодом 1 электроны попадают в каналы микроканальной пластины (МКП) 6, которая усиливает и ускоряет вошедший от фотокатода 1 электронный поток. Электроны, выходящие из МКП 6, попадают на устройство 2 отображения информации, формируя на нем свой участок изображения, и одновременно в электрическую цепь «устройство 2 отображения информации - АЦП 4», формируя аналоговый электрический импульс. АЦП 4 генерирует соответствующие входным аналоговым электрическим импульсам цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами. Цифровые сигналы с АЦП 4 поступают в сеть хранения и отображения информации. В следующий момент времени жидкокристаллическая матрица 5 сдвигает открытое окно на размер окна и пропускает следующий пучок фотонов отраженного светового потока на фотокатод 1. Далее происходит преобразование пучка фотонов аналогично выше описанному. Таким образом, поочередными пучками через жидкокристаллическую матрицу 5 пропускается весь световой поток. При этом на устройстве 2 отображения информации формируется изображение объекта, а в электрической цепи «устройство 2 отображения информации - АЦП 4» - аналоговый электронный слепок объекта, который в АЦП 4 превращается в цифровое изображение объекта в данный момент времени. Далее этот цифровой сигнал может быть передан на дополнительное видеоконтрольное устройство и/или в сеть хранения и отображения информации, где по запросу наблюдателя возможна переработка изображения, например, изменение его масштаба, в любой части отображаемого объекта.A voltage is supplied from the power supply 3 to the photocathode 1, to the MCP 6, the ADC 4 and to the information display device 2. A pulse generator is also located in the power supply 3, which provides control pulses for creating movable windows in the liquid crystal matrix 5. The light flux reflected from the object of observation enters the liquid crystal matrix 5. At each small time interval, the liquid crystal matrix 5 opens a small window and passes it to the photocathode 1 beams of photons reflected from the object light flux. Photocathode 1 emits electrons into the vacuum cavity 7 of the housing. Electrons emitted by photocathode 1 enter the channels of the microchannel plate (MCP) 6, which amplifies and accelerates the electron flux entering from photocathode 1. The electrons leaving the MCP 6 fall on the information display device 2, forming its own image section on it, and simultaneously into the electric circuit “information display device 2 - ADC 4”, forming an analog electrical pulse. ADC 4 generates digital signals corresponding to input analog electric pulses suitable for processing by microprocessors and other digital devices. Digital signals from ADC 4 enter the network for storing and displaying information. At the next point in time, the liquid crystal matrix 5 shifts the open window by the size of the window and passes the next photon beam of the reflected light flux to photocathode 1. Next, the photon beam is converted in the same way as described above. Thus, in turn, beams through the liquid crystal matrix 5 passes the entire light flux. At the same time, an image of the object is formed on the information display device 2, and in the electric circuit “information display device 2 - ADC 4” - an analog electronic cast of the object, which in ADC 4 is converted into a digital image of the object at a given time. Further, this digital signal can be transmitted to an additional video monitoring device and / or to a network for storing and displaying information, where, at the request of the observer, it is possible to process the image, for example, change its scale, in any part of the displayed object.

Предлагаемое решение позволяет подавать на вход устройства метки зеленого, синего, красного цвета при низкой освещенности, что обеспечивает возможность получения цветного изображения объекта.The proposed solution allows you to apply green, blue, red color labels to the device input in low light conditions, which makes it possible to obtain a color image of the object.

Предлагаемая конструкция ЭОПа обеспечивает повышение эффективности обнаружения объектов в условиях низкой освещенности и улучшение зрительного восприятия за счет перевода изображения в соответствующие цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами.The proposed design of the image intensifier tube provides an increase in the detection efficiency of objects in low light conditions and an improvement in visual perception by translating the image into appropriate digital signals suitable for processing by microprocessors and other digital devices.

Claims

An electron-optical converter containing a photocathode, an amplifier emitted by an electron emitted by a photocathode, an information display device, a power source, characterized in that it is additionally equipped with an analog-to-digital converter (ADC) and a photoelectron conversion device for receiving an analog signal characterizing the light flux, a photoelectron conversion device made in the form of a liquid crystal matrix installed in front of the photocathode, and the amplifier of the electrons emitted by the photocathode completed in the form of a microchannel plate information installed between the photocathode and the display device.