RU63153U1 - Устройство для скоростной регистрации изображений - Google Patents

Abstract

Использование: В телевизионной технике, а именно - в системах скоростной цифровой видеосъемки для передачи и обработки видеосигналов быстропротекающих процессов.

Существо: Устройство для скоростной регистрации изображений, содержащее корпус 1 с несущими конструктивными элементами 2 и 3, в корпусе размещены электронный блок 4 обработки видеоинформации, связанный через соединительный разъем 5 с кабелем 6 связи, входной объектив 7, оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта, а выход - с каналами обработки видеоинформации, каждый из которых содержит оптически связанные фокусирующий объектив 8 и электронно-оптический преобразователь 9 и модуль управления 10.

В устройство также входят коллимирующий объектив 11, вход которого оптически связан с выходом входного объектива 7, разделительную призму 12, два зеркала 13 и 14, распорный элемент 15, при этом выходы модулей управления 10 каналов обработки информации подключены к входам электронного блока 4 обработки видеоинформации, разделительная призма 12 установлена на оптической оси коллимирующего объектива 11, отражательные грани разделительной призмы 12 оптически связаны с зеркалами 13 и 14, установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов 8 каналов обработки видеоинформации, несущие конструктивные элементы 2 и 3 выполнены в виде двух опорных плит, установленных ортогонально продольной оси устройства и закрепленных на верхней и нижней стенках корпуса 1, при этом распорный элемент 15 закреплен между упомянутыми опорными плитами 2 и 3, разделительная призма 12 и зеркала 13 и 14 установлены на первой опорной плите 2 со стороны коллимирующего объектива 11, фокусирующие объективы 8 расположены между указанными плитами 2 и 3, электронно-оптические преобразователи 9 установлены на задней стороне второй опорной плиты 3. 1 н.п.ф. п.м., 1 илл.

Description

Полезная модель относится к телевизионной технике и может использоваться в системах скоростной цифровой видеосъемки для передачи и обработки видеосигналов быстропротекающих процессов.

Известно устройство на основе фотоприемной ПЗС-матрицы [1] (ПЗС - прибор с зарядовой связью), включающее объектив и последовательно соединенные фотоприемную ПЗС-матрицу с устройством антиблюминга, расположенную в фокальной плоскости объектива, блок усиления и обработки видеосигнала и блок управления фотоприемной ПЗС-матрицей, выход которого соединен с управляющими шинами фотоприемной ПЗС-матрицы, причем перед объективом дополнительно введен оптический фильтр переменной плотности, изменяющий коэффициент пропускания в зависимости от интенсивности падающего на него потока излучения.

Недостатком такого устройства являются ограниченные возможности, поскольку в нем не предусмотрены средства для оперативной настройки параметров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является известная система скоростной цифровой видеосъемки [2], содержащая электронно-оптический блок, блок приема и обработки информации, импульсную лампу-вспышку и оптически связанные лазерный излучатель и фотодатчик, установленные на линии, пересекающей траекторию движения регистрируемого объекта, при этом электронно-оптический блок содержит видеокамеру, входной и проекционный объективы, соединительные разъемы, интерфейсный модуль, источник электропитания и электронно-оптический преобразователь, оптический вход которого связан через входной объектив с изображением регистрируемого объекта, а выход - через проекционный объектив с оптическим входом видеокамеры, соединенной через кабель связи с контроллером блока приема и обработки информации, при этом электронно-оптический блок содержит программируемый высоковольтный источник электропитания и последовательно соединенные программируемый формирователь временных интервалов задержки, программируемый формирователь импульсов многократной экспозиции, программируемый формирователь длительности затворного импульса и формирователь высоковольтного

наносекундного затворного импульса, вход интерфейсного модуля связан через соответствующий соединительный разъем с кабелем связи, а выход - с информационными входами программируемого высоковольтного источника электропитания, программируемого формирователя временных интервалов задержки, программируемого формирователя импульсов многократной экспозиции и программируемого формирователя длительности затворного импульса, причем выход программируемого высоковольтного источника электропитания подключен к управляющему входу формирователя высоковольтного наносекундного затворного импульса, выход которого подключен к затвору электронно-оптического преобразователя, а запускающий вход программируемого формирователя временных интервалов задержки подключен к входу «ПУСК», соединенному с одним из выходов фотодатчика, другой выход которого подключен к входу синхронизации импульсной лампы-вспышки, управляющий вход которой соединен через кабель связи с контроллером блока приема и обработки информации.

Недостатком такой системы является невозможность избавиться от параллакса при съемке быстропротекающих процессов, поскольку в нем не предусмотрены технические средства для его устранения.

Технический результат, заключающийся в обеспечении беспараллаксной съемки быстропротекающих процессов в предлагаемом устройстве для скоростной регистрации изображений, содержащем корпус с несущими конструктивными элементами, в корпусе размещены электронный блок обработки видеоинформации, связанный через соединительный разъем с кабелем связи, входной объектив, оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта, а выход - с каналом обработки видеоинформации, содержащим оптически связанные фокусирующий объектив и электронно-оптический преобразователь, а также модуль управления, достигается тем, что устройство содержит коллимирующий объектив, вход которого оптически связан с выходом входного объектива, разделительную призму, два зеркала, распорный элемент и второй канал обработки видеоинформации с соответствующими фокусирующим объективом, электронно-оптическим преобразователем и модулем управления, при этом выходы модулей управления каналов обработки информации подключены к входам электронного блока обработки видеоинформации, разделительная призма установлена на оптической оси коллимирующего объектива, отражательные грани разделительной призмы оптически связаны с зеркалами,

установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов каналов обработки видеоинформации, несущие конструктивные элементы выполнены в виде двух опорных плит, установленных ортогонально продольной оси устройства и закрепленных на верхней и нижней стенках корпуса, при этом распорный элемент закреплен между упомянутыми опорными плитами, разделительная призма и зеркала установлены на первой опорной плите со стороны коллимирующего объектива, фокусирующие объективы расположены между указанными плитами, электронно-оптические преобразователи установлены на задней стороне второй опорной плиты.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором показана конструкция устройства.

Устройство содержащее корпус с несущими конструктивными элементами, выполненными в виде двух опорных плит 2 и 3, установленных ортогонально продольной оси устройства и закрепленных на верхней и нижней стенках корпуса.

В корпусе размещены электронный блок обработки видеоинформации 4, выполненный в виде печатной платы с электрорадиоэлементами и связанный через соединительный разъем 5 с кабелем связи 6. В передней части корпуса установлен входной объектив 7, оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта.

Устройство содержит два идентичных канала обработки видеоинформации, каждый из которых включает оптически связанные между собой фокусирующий объектив 8 и электронно-оптический преобразователь 9, а также модуль 10 управления.

Кроме того, устройство содержит коллимирующий объектив 11, вход которого оптически связан с выходом входного объектива 7, разделительную призму 12, два зеркала 13 и 14 и распорный элемент 15.

Разделительная призма 12 установлена на оптической оси коллимирующего объектива 11 и оптически связана с зеркалами 13 и 14, установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов 8.

Распорный элемент 15, предназначенный для увеличения жесткости конструкции и выполненный в виде тела вращения (втулки), закреплен между упомянутыми опорными плитами 2 и 3. Сверху корпуса закреплена рукоятка 16, предназначенная для переноски устройства при транспортировке и эксплуатации.

Разделительная призма 12 и зеркала 13 и 14, предназначенные для разделения и переноса изображения на два канала, установлены на первой опорной плите 2 со стороны коллимирующего объектива 11. Фокусирующие объективы 8 расположены между указанными плитами 2 и 3, электронно-оптические преобразователи 9 установлены на задней стороне второй опорной плиты 3.

Выходы модулей управления 10 каналов обработки информации подключены к входам электронного блока 4 обработки видеоинформации.

Каналы обработки информации совместно с электронным блоком 4 предназначены для преобразования изображения быстроперемещающегося объекта или быстропротекающего процесса в видеосигнал, передаваемый через соединительный разъем 5 и кабелем 6 во внешнюю систему обработки информации (на чертеже не показана).

Модули 10 управления предназначены для считывания информации с матричных электронно-оптических преобразователей 9 и для обеспечения согласованной во времени работы каналов обработки информации.

Устройство работает следующим образом.

При проведении съемки быстропротекающего процесса в предлагаемом устройстве реализуется метод синхронной высокоскоростной съемки.

При пролете объекта, находящегося в поле зрения объектива 7, его изображение поступает на коллимирующий объектив 11, затем на разделительную призму 12, с помощью которой оно «раздваивается» и поступает зеркала 14, которые направляют его одновременно на входы фокусирующих объективов 8 двух каналов обработки информации, после чего они поступают на входы электронно-оптических преобразователей 9. Электронно-оптические преобразователи 9 с наносекундным затвором обеспечивают преобразование изображения движущегося с большой скоростью объекта (снаряда или пули) с временем экспозиций до 10^-8 с.

С электронно-оптических преобразователей 9 видеосигналы в цифровом виде подаются на информационные входы электронного блока 4, где преобразуется в результирующий видеосигнал, несущий покадровую информацию об изображении.

С выхода электронного блока 4 видеосигнал передается через соединительный разъем 5 по кабелю 6 связи во внешнюю систему приема и обработки информации (на чертеже не показана), где обрабатывается по специальной программе и записывается в

буферную память (не показана). Объем буферной памяти может составлять более 16 Гбайт, что обеспечивает запись изображений объектов с необходимой дискретностью и достаточно высоким качеством.

Поскольку в устройстве используется единая оптическая система для обоих каналов обработки информации, т.е. устройство позволяет проводить слежение за быстродвижущимся объектом с помощью одного входного объектива 7, то полностью исключается явление параллакса. Дело в том, что при обработке информации электронно-оптические преобразователи 9 и каждый из электронных компонентов, относящихся к каждому каналу, вносит определенную временную задержку, которые суммируются и накапливаются. В результате в прототипе суммарное время задержки, обусловленное этими элементами, ограничивает быстродействие устройства при обработке видеоинформации.

Техническое решение, реализованное в предлагаемой конструкции устройства, позволяет повысить быстродействие при обработке покадровой видеоинформации за счет того, что каналы обработки информации работают попеременно и переключаются с помощью модулей управления 10. В то время, когда происходит обработка предыдущего кадра видеоинформации в одном канале, второй канал может начать принимать и обрабатывать последующий кадр видеоинформации.

Механическая часть устройства (корпус 1, опорные плиты 2, распорный элемент 3, рукоятка 16) изготавливаются из алюминиевого сплава и проходят специальную обработку для чернения поверхностей (чтобы не создавать оптических помех в виде световых бликов и отражений). Оптические узлы (объективы 7, 11, 8, призма 12, зеркала 14) являются стандартными и изготавливаются на предприятиях оптической промышленности.

Электронно-оптические преобразователи 9 являются матричными твердотельными фоточувствительными приборами, которые изготавливаются на предприятиях электронной техники. Электронные узлы и элементы устройства для скоростной регистрации изображений реализованы на элементах цифровой вычислительной техники, находящихся в серийном изготовлении.

Источники информации:

1. Патент РФ на полезную модель №32347, М. Кл. H04N, 5/235, опублик. 2003 г.

2. Патент РФ на полезную модель №53524, М. Кл. H04N, 5/235, опублик. 2006 г.

Claims (1)

1. Устройство для скоростной регистрации изображений, содержащее корпус с несущими конструктивными элементами, в корпусе размещены электронный блок обработки видеоинформации, связанный через соединительный разъем с кабелем связи, входной объектив, оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта, а выход - с каналом обработки видеоинформации, содержащим оптически связанные фокусирующий объектив и электронно-оптический преобразователь, модуль управления, отличающееся тем, что оно содержит коллимирующий объектив, вход которого оптически связан с выходом входного объектива, разделительную призму, два зеркала, распорный элемент и второй канал обработки видеоинформации с соответствующими фокусирующим объективом, электронно-оптическим преобразователем и модулем управления, при этом выходы модулей управления каналов обработки информации подключены к входам электронного блока обработки видеоинформации, разделительная призма установлена на оптической оси коллимирующего объектива, отражательные грани разделительной призмы оптически связаны с зеркалами, установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов каналов обработки видеоинформации, несущие конструктивные элементы выполнены в виде двух опорных плит, установленных ортогонально продольной оси устройства и закрепленных на верхней и нижней стенках корпуса, при этом распорный элемент закреплен между упомянутыми опорными плитами, разделительная призма и зеркала установлены на первой опорной плите со стороны коллимирующего объектива, фокусирующие объективы расположены между указанными плитами, электронно-оптические преобразователи установлены на задней стороне второй опорной плиты.