SE468414B - Faergbildsregistrering i svagt ljus - Google Patents

Description

20 30 468 414 i elektroniska bíldförstärkare, baserade på mikrokanalplatta användas för att förstärka en på fotokatoden infallande bild med upp till 10.000 gånger. Genom att placera två bildförstärkare i serie kan ännu högre förstärkningsgrad erhållas. Efter bildförstärkaren har givetvis färginformationen förlorats och alla bilder är svartvita (egentligen gröna p g a fosfoms fluorescens).

Allmän beskrivning av uppfinningen.

Den här föreslagna metoden för fárgbildsregistrering vid låga ljusnivåer bygger på användande av en bildförstärkare, som samtidigt förstärker tre eller eventuellt flera färgfiltrerade primärbilder av objektet. Med hjälp av t ex ett Cassegrain-teleskop, vars primärspegel delats i tre individuellt inställbara sektorer, kan tre kongruenta bilder genereras och placeras kant i kant på varandra på bildförstärkarens ingångs- fotokatod. Detta sker på ett sådant sätt att den förstärkta bilden sedan via en linskopp- ling eller en "fibre face plate" kan överföras att täcka en standard CCD-matris eller vidicon av vanlig typ i videokameror. Framför teleskopets individuella spegelsegment placeras fárgfilter, som släpper igenom det synliga våglängdsområdets kortaste, längsta respektive intermediära våglängder. Denna trefárgsuppdelning kan göras så att den motsvarar den gängse färguppdelningen i TV/fárgbildsteknik. Spegelsegmen- tens storlek kan väljas så att lämplig totalkänslighet för de olika fárgområdena erhålles med hänsyn till bl a filtereffektivitet, detektoms spektrala känslighet m m. Delningen kan också göras i fyra färger med delbildema placerade som kvadranter på detektor- matrisen. Cassegrainspegeln kan även uppdelas i koncentriska ringformade ytor, med matchande filterform. Andra spegelteleskop, t ex av Newtontyp kan även förekomma liksom arrangemang med lins och delad planspegel. För fallet trefárgsuppdelning återfinnes på detektormatrisen varje spatial punkt av objektet på tre olika ställen (pixelpositioner) på detektom. Utsignalnivån för de tre fárgbanden kan nu utnyttjas för att styra individuella fárgsprutor i en bläckstråleskrivare för generering av en färg- bild enligt kända principer. Alternativt kan informationen omformas till' en standardi- serad fárgvideosignal som i nära realtid kan läggas ut på en vanlig fargmonitor.

Bildförstärkaren, som oftast består av en mikrokanalplatta, kan grindas med aktive- ringstider ned till 5 ns. Detta medför att extremt korta exponeringstider kan nås med denna typ av lågljus fárgkamera. Rätt färgåtergivning förutsätter kännedom om ljus- källans spektralfördelning. Denna kan inlagras i mätsystemet och utnyttjas för korrekt viktning av de tre delbildema. Ljuskällor som kan vara aktuella är stjämhimlen, månen eller diffus artiñciell lägljusbelysning. Även andra korrektioner kan dator- 10 15 25 .sö 3 4 6 8 4 'l 4 mässigt göras, t ex för olikformighet i bildförstärkares och detektorelements känslig- het. Om avsevärda beräkningar skall göras och/eller hög uppdateringsfrekvens er- fordras användes lämpligen en vektorprocessorförstärkt PC.

I och med att systemet är datoriserat med möjlighet till olika typer av bildbehandling kan ur de olika spektrala delbildema en ny generaliserad bild upptas i en lämplig kontrastfunk- tion, som framhäver en eftersökt egenskap. Konstrastfunktionen väljes lämpligen dimen- sionfri så att inflytande av geometriska förhållanden effektivitetsfaktorer m m elimineras.

Utnyttjande av en dylik kontrastfunktion kan objekt, som uppfyller ett spektralt kriterium, speciellt markeras och läggas ut i en falskfärgkodning. Om samtliga spektrala band väljes vid våglängder utanför ögats färgseende (t ex IR) kan inga intuitiva färger läggas ut på monitom. Det är då speciellt lämpligt att komprimera den spektrala informationen från tex 4 band i en ny generaliserad bild med falskfärgskodning för spektral mönsterigen- känning. Systemet arbetar då nära den mod som beskrivs i tidigare patentansökan för fler- fárgsavbildning (US 4786813). Nu aktuell ansökan behandlar främst fallet att synliga områden avkännes och en färgbild direkt genereras med informationsbehandling förlagd iden mänskliga hjäman på invant manér, snarare än i datorn. Vad gäller IR-området eller fluorescensinformation finns ej denna intuitiva informationsbehandling, som då över- lämnas till datom som konverterar informationen till något som igen direkt kan intuitivt uppfattas av hjäman.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare genom icke inskränkande exempel i anslutning till bilagda ritningar där: figur 1 schematiskt visar det totala systemets användning. - figur 2 schematiskt visar själva instrumentets uppbyggnad med tillhörande bild- genereringssystem. - figur 3 schematiskt visar själva våglängdsuppdelningen och ljusförstärkningen.

I figur 1 visas den schematiska uppställningen för instrumentets funktion. Föremålet 1 be- lyses av en svag ljuskälla 2. Instrumentet 3 registrerar bilden och är via kabel kopplad till bildanalyssystemet 4, vilket i sin tur är med kabel anslutet till en lämplig registreringsenhet 5. I figur 2 visas schematiskt instrumentets uppbyggnad i form av ett blockschema. Bild-

Claims (5)

10 15 20 “S 30 468 414 4' och våglängdsuppdelningsenheten 6 delar upp det infallande ljuset i minst 2 separata våg- längdsområden. Dessa områden förstärkes separat i ljusförstärkaren 7 för att sedan registre- ras i detektorenheten 8. I enheten 9 genereras sedan bilden. Våglängdsuppdelningen 6 kan lämpligtvis göras med hjälp av ett Cassegrain-teleskop (fabrikat Opti-Forms eller Spindler & Hoyer) och som ljusförstärkare 7 kan användas en mikrokanalplatta från Hamamatsu, EEV eller VARO, alternativt en diodförstärkare från Proxitronic. Omvandlingen från foton- _ energi till elektrisk signal kan ske med hjälp av en CCD-kamera (fabrikat EEV eller Thom- son) och bildgenereringen kan ske antingen genom användandet av eget datorprogram eller ett bildanalyssystem av exempelvis fabrikat Imaging Technology Inc. I figur 3 visas hur det inkommande ljuset 10 uppdelas av bandpassfilter 11 av fabrikat Schott eller Corion, reflekteras i Cassegrainteleskopets separat justerbara spegelsegment 13 och spegeln 12 till bilder i olika våglängdsområden som sedan förstärkes av ljusförstärkaren 14. Patentkrav

1. Förfarande för registrering av färgbilder i lågljus kännetecknat av att bild- informationen uppdelas i minst två våglängdsintervall som sedan separat för- stärkes.

2. Förfarande enligt krav 1 kännetecknat av att förstärkning sker med en gemensam bildförstärkare.

3. Förfarande enligt krav 1 kännetecknat av att den framkomna informationen överföres i en kamera till en elektrisk signal vilken viktas och sammanställs till en utgående bild.

4. Förfarande enligt krav 1 kännetecknat av att separeringen i våglängdsorriråden sker med ett Cassegrain-teleskop där huvudspegeln delats upp i minst två av varandra oberoende justerbara segment.

5. Förfarande enligt krav 1 kännetecknat av att separering i våglängdsområden sker med fárgfilter. 10 15 20 10. 11. 12. J> _ .a -LÄ 5 ' 468 Förfarande enligt krav 1 kännetecknat av att förstärkning sker med mikro- _ kanalplatta. Förfarande enligt krav 1 kännetecknat av att förstärkning sker med hjälp av diodförstärkare. Förfarande enligt krav 1 och 6 alternativt 7 kännetecknat av att förstärkning endast sker under kort tid synkront med belysning av objektet. Förfarande enligt krav 2 kännetecknat av att överföring till elektrisk signal sker med hjälp av en CCD-kamera. Förfarande enligt krav 2 kännetecknat av att överföring till elektrisk signal sker med hjälp av videokamera. i Förfarande enligt krav 2 kännetecknat av att presentationen av bilden göres med hjälp av konventionell färg-TV-teknik. Förfarande enligt krav 2 kännetecknat av att viktning och sammanställning sker med hjälp av dator.