История и физические основы видеонаблюдения

Подробности

Категория: Это интересно

Опубликовано 24.01.2012 15:14

Интерес к разработке трубок с докоммутацонным усилением возник вскоре после того, как в 20-е годы прошлого века оптика электронов оформилась в отдельную дисциплину. Исследователи сосредоточили усилия на том, чтобы повысить чувствительность электроннолучевых трубок и преобразовать ИК-излучение в видимый свет. Оба эти направления сомкнулись в нескольких успешно реализованных приборах — в частности, в однокаскадном электронно-оптическом преобразователе (ЭОП) с коэффициентом усиления яркости порядка 50, а также в преобразователе ИК-излучения в видимый свет, работающем при использовании инфракрасной подсветки. Вслед за однокаскадными приборами последовали двух-и трёхкаскадные; эти ЭОП впоследствии получили общее название приборов первого поколения (GE 1). После того как вопросы переноса изображений между каскадами усиления были успешно решены с применением оптоволоконных пластин высокого разрешения, было произведено несколько тысяч трёхкас-кадных ЭОП для применения в военных целях. Коэффициент усиления в этих приборах составлял около 35 ООО, а предел разрешения составлял 30 пар ТВ линий на миллиметр, что приблизительно соответствует 360 TBJ на однодюймовой трубке.

В 40-е годы вырос спрос на армейские устройства ночного видения, и это вызвало ускорение разработки компактных портативных приборов такого рода. Кремниконы с докоммутационным усилением на тот момент уже существовали, но они были весьма хрупкими, не отличались портативностью и потому не нашли применения в военных целях. Сегодняшнее поколение приборов ночного видения считается третьим (GE 3). В приборах первого поколения обязательным было использование ИК-подсветки. Отражённые от сцены инфракрасные лучи улавливались электронно-оптическим преобразователем, и изображение передавалось на сенсор видеокамеры.

Такая система, основанная на активном принципе, имела существенный недостаток: противник, имея даже простейшие средства наблюдения в ИК-лучах, мог легко обнаружить прибор подсветки. Приборы ночного видения третьего поколения имеют в своей основе ЭОП на микроканальных пластинах (МКП). Чувствительность такого прибора втрое превышает трубочные ЭОП предыдущего поколения, а срок его службы вчетверо выше; возросло и разрешение приборов. В этой статье вкратце описываются предыдущие поколения приборов ночного видения и более подробно — GE 2+ и GE Шаг от второго поколения к третьему был осуществлён с появлением арсенидо-галлиевых фотокатодов, обладающих более высокой чувствительностью. А комбинация ЭОП с монохромной ПЗС-матрицей привела к появлению современной сетевой ip видеокамерой ночного видения.

В отличие от зрительного аппарата человека, многие изобретённые человеком приборы способны воспринимать световые волны в различных участках ультрафиолетового, видимого и инфракрасного спектра. В частности, наше зрение по определению чувствительно к видимому свету — волнам длиной от 400 нм (фиолетовый) до 700 нм (тёмно-красный). Электронно-оптические преобразователи имеют более широкий диапазон чувствительности, простирающийся в область ИК-лучей до волн длиной около 1100 нм; ЭОП превосходит глаз и по степени чувствительности. В этих приборах происходит преобразование невидимого электромагнитного излучения в лучи видимого света, испускаемые люминофором на выходном экране устройства. Изображение с экрана экспонируется на камерный сенсор и обрабатывается по обычной технологии. Тепловизоры первого поколения были основаны на охлаждаемых детекторах, которые требовали для работы применения дорогостоящих и малонадёжных криогенных охладителей. Новейшие тепловизоры, разработанные в конце 90-х годов, используют сенсоры, работающие при комнатных температурах, что позволило на несколько порядков снизить стоимость тепловизионного оборудования.