Тенденции современного развития ЭОП Развитие
техники электронно-оптических преобразователей, являющихся основными
элементами приборов ночного видения, было наиболее динамичным в период с
конца 60- х до 80-х гг. В этот период были разработаны и освоены в
производстве сразу три новых поколения ЭОП (первое, второе и третье) и
основных элементов волоконно-оптических и микроканальных пластин.
Период развития ЭОП с начала 80-х гг. по настоящее время можно
характеризовать как "спокойный, но существенный прогресс". Хотя за этот
период не было создано новых поколений ЭОП, успехи в развитии основных
элементов и комплектующих изделий ЭОП в сочетании с оптимизацией их
применения привели к существенному росту параметров уже созданных ЭОП и,
соответственно, ПНВ на их основе.
Это отражается в названиях усовершенствованных модификаций, сравнимых с созданием новых поколений: 2 +, 2++, 2Super, 3+
и т. д. К сожалению, основные успехи в этом развитии приходятся на долю
зарубежных фирм, определяющих современный уровень ЭОП. Отставание
отечественных разработок связано с известной экономической ситуацией, в
первую очередь сказавшейся на снижении качества и повышении цен на
основные комплектующие изделия ЭОП. В создавшемся положении
отечественные разработчики не в состоянии обеспечить "зарубежный"
уровень параметров и вынуждены искать технико-экономические "ниши" для
упрощенных ЭОП, близких к нулевому поколению.
ЭОП 3-го поколения ЭОП 3-го поколения, принципиально
отличающиеся от своих предшественников высокоэффективным
полупроводниковым фотокатодом на основе арсенида галлия с отрицательным
электронным сродством (ЭОС), впервые были представлены на международных
выставках вооружений в 1980-1982 гг. Интегральная чувствительность этих
ЭОП составляла 1000 мкА/лм при разрешающей способности 32-36 штр/мм. В
дальнейшем американские фирмы Litton, ITT, Varian вели интенсивные
работы по совершенствованию этих ЭОП, финансируемые Минобороны США. Как
следует из материалов выставки IDEXч97 (Абу-Даби), разработчиками фирмы
Litton за счет тщательного контроля процессов получения фотокатодных
полупроводниковых структур с помощью люминесцентного и
спектроскопических методов в готовых ЭОП OMNI IV была достигнута
интегральная чувствительность фотокатода 1800 мкА/лм.
На длине волны 830 нм спектральная чувствительность этого катода
(рис.48 ) составляла 190 мА/Вт, что соответствует квантовому выходу 30 %
(0,3 электрона/квант), а на длине волны 600 нм квантовый выход
составлял 40 % (при теоретическом пределе 50 %). По сравнению с более
ранними модификациями за счет оптимального подбора входного
полупроводникового слоя фотокатод имеет хорошую чувствительность и в
"синей" части спектра (до 400-450 нм). Очевидно, что внесение таких
значений чувствительности в документацию предполагает наличие
определенного технологического запаса и возможности получения
чувствительности, превышающей 2000 мкА/лм.
Рис. 48. Типичные спектральные характеристики современных фотокатодов:
1 - многощелочной (S-25) фотокатод; 2 - улучшенный многощелочной (Super S-25) фотокатод;
3 - фотокатод 3-го поколения (GaAs) модификации OMNI IV; 4 - продленный в ближнюю
ИК-область (ENIR) фотокатод на основе InGaAs В ЭОП 3-го
поколения OMNI III и OMNI IV применены созданные по заказам Минобороны
США микроканальные пластины (МКП) с диаметром каналов 9 и 6 мкм (ранее
применялись МКП с диаметром каналов 12 мкм). Это позволило повысить
разрешающую способность ЭОП с 32-36 штр/мм (ЭОП начала 80-х гг.) до 52
(OMNI III) и 64 (OMNI IV) штр/мм. Повышение параметров ЭОП 3-го
поколения существенно увеличило и дальность действия ПНВ на их основе,
особенно при освещенностях на местности ниже 0,001 люкс. При такой
освещенности дальность действия ПНВ AN PVS-7 (ночные очки) увеличивается
в 1,5-1,6 раза по сравнению с тем же ПНВ, использующим ЭОП 2 + или "раннего" 3-го поколений.
ЭОП 3-го поколения могут быть использованы и для модернизации ПНВ,
использующих ЭОП 2-го поколения не только с бипланарной, но и
инверторной электронно-оптической системой. Один из вариантов такой
модернизации массового танкового водительского ПНВ был представлен
фирмой ITT. Используемый в ПНВ ЭОП 2-го поколения с рабочим диаметром
фотокатода 25 мм (аналог - отечественный ЭП-10 или "Канал") заменяется
на ЭОП 3-го поколения с таким же рабочим диаметром следующим образом. К
выходной ВОП ЭОП 3-го поколения оптически присоединяется оборачивающая
волоконно-оптическая стопа, удлиняющая оптическую длину системы
"ЭОП+стопа" до длины заменяемого инверторного ЭОП. Замена последнего на
систему "ЭОП+ стопа" не требует никаких изменений оптической схемы ПНВ и
его деталей, что весьма выгодно с экономической точки зрения. Дальность
действия ПНВ (с учетом потерь в стопе) увеличивается почти в 2 раза за
счет более высоких чувствительности и разрешения ЭОП 3-го поколения.
Суммарный технико-экономический эффект такой замены компенсирует высокую
стоимость ЭОП 3-го поколения.
ЭОП 3-го поколения с продленной ИК-чувствительностью.
Единственным фотокатодом, чувствительным в области за 0,9 мкм, до
последнего времени являлся кислородно-серебряно-цезиевый (КСЦ) фотокатод
(S-1 по американской классификации), имеющий "красную" границу 1,2-1,4
мкм. Недостатками этого катода являются низкая интегральная
чувствительность (30-50 мкА/лм) и высокий темновой ток (10 -13-10-11 А/см 2
). В силу этогоЭОП с такими фотокатодами могут использоваться
практически только в ПНВ с подсветкой наблюдаемых объектов
ИК-прожектором (по существующей терминологии - активных ПНВ). Такие
приборы исторически были первым поколением ПНВ и могли использоваться,
естественно, только против противника, не обладающего аналогичной
техникой.
Несмотря на создание позднее ЭОП с более эффективными многощелочными
фотокатодами, имеющими "красную" границу 0,9 мкм, интерес к более
длинноволновым фотокатодам не ослабевал как из-за более высокой
интенсивности излучения ночного неба, так и из-за большей разницы в
коэффициентах отражения естественных и искусственных объектов в области
за 0,9 мкм. Другой причиной интереса к длинноволновым фотокатодом
явились создание эффективных лазерных излучателей на основе Nd:YAG с
длиной волны излучения 1,06 мкм и необходимость возможности визуализации
их излучения. Последнее может быть собственной подсветкой или
целеуказанием, а также излучением аналогичных средств и дальномеров
противника.
Возможность создания длинноволновых фотокатодов с существенно более
высокой интегральной чувствительностью, чем КСЦ-фотокатод, появилась в
результате интенсивных исследований фотоэмиттеров с ОЭС на базе
соединений AIII-BV.
Перспективными считались фотокатоды на основе соединений AIII-BV с
приложенным электрическим полем, облегчающим выход электронов в вакуум и
дающим возможность получить фотоэмиссию в диапазоне до 1,6-1,8 мкм.
Были получены образцы ЭОП с такими фотокатодами с квантовым выходом до
10 % в области 1,2-1,6 мкм. Однако создать серийно способную технологию
таких ЭОП не удалось.
Основная причина этого заключалась в том, что наличие в тонком
фотокатоде сильного электрического поля (до 50 000 В/см) приводило к
большому браку по качеству изображения (однородность, дефекты) и
надежности (электрическая прочность).
Более успешными оказались работы по увеличению ИК-чувствительности
фотокатодов 3-го поколения путем введения в активный слой GaAs 10-15%-й
добавки индия и создания таким образом тройного соединения InGaAs,
состав которого тщательно контролировался методами фотолюминесцентными и
рамановской спектроскопии [2]. В результате фирмой Litton на базе
стандартной конструкции 3-го поколения были созданы ЭОП с таким
фотокатодом, названным "Extended Near IR" (продленный в ближнюю
ИК-область) - сокращенно ENIR.
Такой ЭОП имеет спектральную чувствительность, представленную на
рис. 1, при интегральной чувствительности 300-1000 мкА/лм. На "лазерной"
длине волны 1,06 мкм чувствительность составляет 0,025-0,35 мА/Вт
(квантовый выход 0,003-0,04 %, соответственно), что несколько меньше
чувствительности КСЦ-фотокатода на этой длине волны (порядка 0,7 мА/Вт).
Однако более низкий темновой ток (около 5·10-14 А/см 2 ) и
значительно более высокая интегральная чувствительность делают новый
катод перспективным как для пассивных, так и подсветочных ПНВ.
ЭОП стандартной конструкции 3-го поколения с таким фотокатодом и
разрешающей способностью 46 штр/мм испытывался в составе ПНВ AQUILA III и
показал следующие результаты: при ночной освещенности 0,005 лк
дальность видения фигуры человека - до 800 м, танка - до 3200 м, в обоих
случаях фон - зеленая трава.
ЭОП с фотокатодом ENIR способны детектировать даже единичные
импульсы широко распространенных Nd:YAG-лазерных дальномеров, не говоря
уже о дальномерах и подсветочных устройствах на GaAs-лазерах. Прицелы и
очки с такими ЭОП дают возможность повышения точности ночной стрельбы по
цели, освещенной лазерным излучателем с малым углом расхождения пучка,
ось которого съюстирована с осью канала ствола стрелкового оружия. При
этом прицельный луч и его "метка" на цели не обнаруживаются никакими
другими ПНВ, кроме оснащенных ЭОП с ENIR-фотокатодом.
ЭОП 2 + поколения. В связи с высокой стоимостью
первых ЭОП 3-го поколения, сравнимой с ценой отечественного легкового
автомобиля, разработчиками ЭОП и ПНВ было принято логичное решение:
параллельно с усовершенствованием и удешевлением ЭОП 3-го поколения
разработать ЭОП полностью аналогичной конструкции (включая оптические и
электрические параметры) с хорошо освоенным и более дешевым
многощелочным фотокатодм. Таким ЭОП предполагалось комплектовать ПНВ до
начала массового производства ЭОП 3-го поколения и затем произвести
технически несложную замену "временных" ЭОП на ЭОП 3-го поколения.
Эти "временные" ЭОП с бипланарной электростатической фокусировкой и микроканальным усилением получили название 2-плюс (2 +
) поколения в отличие от 2-го поколения с оборачивающей
электростатической фокусировкой и микроканальным усилением.
Предполагалось, по-видимому, что параметры 2 + поколения
будут близки к 2-му поколению. В ходе разработок этих ЭОП наибольшего
успеха добилась фирма Philips, создавшая ЭОП ХХ1610, намного
превосходящие по параметрам 2-е поколение и приближающиеся к ЭОП 3-го
поколения. Эти ЭОП получили зарегистрированное фирменное название
SuperGen.
Типичная интегральная фоточувствительность многощелочного фотокатода
(Super S-25) в этих ЭОП составляет 650 мкА/лм (в стандартных ЭОП 2 и 2 +
поколений это значение не превышает 280-350 мкА/лм). Разрешающая
способность - 36-40 штр/мм при частотно- контрастной характеристике, не
уступающей ЭОП 3-го поколения OMNI III: 19 % на пространственной частоте
25 штр/мм.
Разработчиками SuperGen получены хорошие шумовые характеристики ЭОП,
определяемые следующими факторами. Многощелочной фотокатод является
более стойким соединением по сравнению с фотокатодами 3-го поколения и
практически не деградирует под действием положительных ионов,
возникающих в каналах МКП и бомбардирующих фотокатод. Поэтому в ЭОП 2 +
поколения нет ионно- барьерной пленки на входе МКП, применяемой в ЭОП
3-го поколения. Эта пленка, защищая фотокатод от положительных ионов, в
то же время препятствует попаданию в МКП до 30-50 % эмитируемых
фотокатодом электронов. Последнее приводит к снижению эффективности
детектирования фотонов и к увеличению шумов ЭОП.
Помимо отсутствия ионно-барьерной пленки, снижению шумов
способствовало улучшение двух важных характеристик МКП. В ЭОП SuperGen
фирма Philips п рименила МКП, изготовленные из собственной пары стекол и
по собственной технологии. Эти МКП имели повышенную прозрачность (т. е.
отношение суммарной площади каналов на входной плоскости МКП к общей
рабочей площади МКП) и повышенный коэффициент вторичной эмиссии при
соударении электронов со стенками каналов. В итоге в этих ЭОП значение
фактора шума было снижено до 1,5, в то время как для ЭОП 3-го поколения
эта величина равна 3,0-3,5.
Вышеуказанный рост параметров обеспечил получение с ЭОП SuperGen 2 +
поколения практически тех же дальностей действия ПНВ, что и с ЭОП 3-го
поколения (за исключением последней модификации OMNI IV) при
освещенностях до 0,001 лк. Таким образом, ЭОП SuperGen из "временно
замещающего " превратился в самостоятельную и более дешевую альтернативу
для ЭОП 3-го поколения.
Это привело к изменению идеологии комплектования ПНВ конструктивно взаимозаменяемыми ЭОП 2 +
и 3-го поколений. Относительно недорогие и массовые ПНВ (монокуляры,
прицелы легкого оружия, очки) целесообразно комплектовать ЭОП 2 +
поколения, а ЭОП 3-го поколения применять в них для специальных задач,
требующих получения максимальных дальностей в условиях освещенности ниже
0,001 лк. В случаях применения ПНВ на объектах, цена которых намного
превосходит цены ЭОП (танк, вертолет, БМП), естественно использовать в
них ЭОП 3-го поколения для максимального повышения эффективности ночных
действий объекта применения.
ЭОП с ПЗС - 4-е поколение ЭОП и ПНВ. Приборы, в которых
изображение, получаемое с помощью ЭОП, преобразуется ПЗС- матрицей в
видеосигнал и может наблюдаться на дистанционно разнесенном дисплее,
весьма перспективны для гражданских и специальных целей: ночная охрана
объектов, вождение транспортных средств, дистанционное наблюдение за
ночной жизнью животных и т. д.
Дисплей в таких приборах может быть либо разнесен с сенсорным блоком
(объектив+ЭОП+ПЗС) на расстоянии до 100 м и более, либо в миниатюрном
исполнении может быть размещен перед глазом (или глазами) наблюдателя.
Связь дисплея с сенсорным блоком может быть проводной или с помощью
миниатюрных телевизионных передатчиков. В последнем случае изображение
может приниматься по одному из каналов обычного телевизионного
приемника. Принципиально новая компоновка таких ПНВ с "развязанным"
индикатором позволяет выделить их в новое, 4-е поколение ПНВ (предыдущие
поколения "нумеруются" по поколениям используемых в них ЭОП).
Создание таких ПНВ с параметрами, представляющими практический
интерес для ночного видения, впервые стало возможным после создания ЭОП с
высоким усилением света. Это связано с тем, что в первых гибридных
преобразователях оптическая "стыковка" изображения с выходного экрана
ЭОП 1, 2 или 3-го поколения и приемной матрицы ПЗС осуществлялось с
помощью оптики переноса либо фоконов с большими потерями по энергетике.
При пороговой чувствительности ПЗС матриц порядка 0,1 лк требовалось
усиление ЭОП не менее 10000, чтобы реализовать разрешение ПЗС при ночных
освещенностях, и высокие разрешение и качество изображения ЭОП, в
первую очередь, отсутствие пространственных (структурных) шумов.
Исследования сенсорных блоков ЭОП+ПЗС с различными типами ЭОП,
стыкованными через фокон с ПЗС ICX 038/039 показали, что разрешающая
способность в 100 телевизионных линий достигается при использовании ЭОП
2-го поколения при освещенности 0,001 лк, для ЭОП 2 +
SuperGen при освещенности 0,00001 лк достигается 180 ТВ-линий. При
освещенностях порядка 0,001 лк такие сенсоры обеспечивают 400 ТВ-линий,
что делает их весьма перспективными для систем ночного видения. В
настоящее время развитие таких систем идет по нескольким направлениям.
Ряд зарубежных фирм выпускает ЭОП, состыкованные с ПЗС-матрицами
через фокон и называемые Low Light Level Imagе Sensors или Intensified
CCD Sensors. Например, фирма De Oude Delft выпускает такие ЭОП на базе
ЭОП 3-го поколения, обеспечивающие при ночной освещенности разрешение до
400 ТВ-линий (тип ХХ 1760).
Наиболее перспективными являются ЭОП, в которых матрица ПЗС
помещается внутри вакуумного объема ЭОП и возбуждается с тыльной стороны
непосредственно электронным пучком, несущим информацию об изображении.
При этом исключаются потери на преобразование энергии электронов в
световую энергию (свыше 80 %) и ее переноса через оптику или фокон на
ПЗС. В результате такой прибор существенно превосходит все остальные
типы ЭОП с ПЗС по информационной емкости и пороговой освещенности,
достигающей в ЭОП с электронно- возбуждаемой ПЗС (ЭВПЗС) 0,000001 лк.
ЭОП с высокочувствительным фотокатодом 2 + или 3-го
поколения с ЭВПЗС и выходом в виде контактов матрицы ПЗС или сразу
видеосигнала принято называть в последнее время ЭОП 4-го поколения.
Несмотря на явные преимущества таких ЭОП, они являются весьма
сложными в плане технологического совмещения фотокатодов и ПЗС в одном
вакуумном объеме. Кроме того, получение тонкой ПЗС для возбуждения
электронами с тыльной стороны представляет самостоятельную проблему. В
связи с этим ЭОП 4-го поколения пока выпускаются очень немногими
фирмами, в том числе российской - ЦНИИ "Электрон ", и имеют стоимость
выше стоимости ЭОП 3-го поколения.
Поэтому в настоящее время более распространены приборы 4-го
поколения, в которых ЭОП стыкуются в ПЗС через оптику переноса или
фокон. Некоторыми зарубежными фирмами к стандартным ПНВ в качестве
выбираемой комплектации прилагается переходное устройство с "С"-резьбой,
позволяющее присоединять ПНВ к стандартным ПЗС-видеокамерам вместо их
"дневного " объектива.
Такая комплектация предусмотрена, например в ПНВ М982/М983, М942/М944, AN/PVS-8 фирмы Litton и в ПНВ Nite Watch фирмы EEV.
Фирма Intevac выпускает прибор- "помощник " ПЗС-видеокамер "Nite
Mate " - прибор, состоящий из ЭОП 3-поколения, блока его питания с
входным постоянным напряжением 12 В (унификация с питанием ПЗС-камеры) и
оптики переноса. На входе и выходе прибора - унифицированная
"С"-резьба для присоединения объектива ПЗС-камеры и самой камеры. При
этом сохраняется возможность работы и автоматического контроля объектива
"auto-iris ". Производитель рекламирует возможность получения со
стандартными ПЗС (пороговая чувствительность - 0,1 лк) форматом 1/2" или
2/3" разрешающей способности 425 ТВ-линий при освещенности 0,00001 лк
(пасмурная звездная ночь).
Другим направлением являются полностью или частично
комплексированные ПНВ 4-го поколения. Примером является Televised
Lightwеight Universal Night Observation Systems (TELELUNOS)
бельгийско-нидерландской фирмы Delft Sensor Systems. Система состоит из
входного объектива, ЭОП 2 + или 3-го поколения,
состыкованного с 2/3" ПЗС с числом элементов 756х581 и дистанционно
разнесенных дисплея и блока управления. Система комплектуется тремя
объективами (1Х, 4Х и 6Х) и предусмотрена возможность использования
объективов с переменным увеличением ("zoom") и изменяющейся диафрагмой.
Управление объективами осуществляется с пульта управления. При
использовании объективов с изменяющейся диафрагмой система имеет
динамический диапазон от 0,0001 до 100 000 лк и может использоваться как
в дневных, так и ночных условиях для наблюдения и документирования
(видеозапись) наблюдаемых сцен и объектов. Поле зрения системы
составляет 32 (по горизонтали) х 24 (по вертикали) градуса при
использовании объектива 1Х при разрешении по горизонтали 0,44
ТВ-линии/мрад (соответствует 360 линиям на все поле) при освещенности
0,0001 лк, а с объективом 6Х - поле зрения 5,4х 4 , 0 град и разрешение
3,78 ТВ-линии/мрад при тех же условия.
Преобразование изображения, получаемого с помощью ЭОП, в аналоговой
или цифровой видеосигнал открывает дополнительные возможности по
обработке изображения с целью повышения его информативности.
"НПО "Орион"" совместно с "Орэкс " разработана компьютерная система
динамической окраски изображения, получаемого в форме видеосигнала с
помощью ПНВ 4-го поколения или тепловизора. В отличие от известных
способов получения изображения в условных цветах методом амплитудной
селекции видеосигнала в разработанной системе каждому значению
видеосигнала "присваивается " один из цветов 256-цветной палитры и
производится циклическая смена цветов палитры со скоростью, не
превышающей величину, обратную латентному периоду зрительной реакции
глаза. Разработанное программное обеспечение обеспечивает возможность
использования 72 палитр и передачи цветного изображения 256х192 элемента
с частотой 15 Гц.
Система дает возможность лучшего и быстрого различения мелких и
малоконтрастных деталей за счет того, что в определенный момент
наблюдения они окрашиваются в контрастирующий с фоном цвет. Это
позволяет открывать в изображении детали, кажущиеся незаметными в
черно-белой картине, и может быть использовано не только для повышения
информативности изображений ночных или тепловизорных сцен, но и давать
практическое преимущество при расшифровке фотографий астрономических,
биологических и других объектов.
Еще большими возможностями обладает разработанная "НПО "Орион"" и
"Орэкс" ночная стереоскопическая телевизионная система наблюдения. В
этой системе изображение создается с помощью двух каналов, каждый из
которых содержит управляемый объектив и высококачественный бипланарный
ЭОП, состыкованный с ПЗС. Видеосигналы преобразуются в цифровую форму и
после специальной электронной и компьютерной обработки поступают на очки
(шлем) "виртуальной реальности либо наблюдаются на дисплее с помощью
жидкокристаллических светоклапанных очков.
Система дает возможность получения объемного (стерео) изображения с
хорошей передачей ощущения глубины сцены и объема наблюдаемых объектов с
возможностью регулировки зоны стереовидения и глубинной разрешающей
способности. Получение стереоизображения ночной сцены имеет все
известные преимущества стереоустройств отображения визуальной
информации: лучшую и более быструю распознаваемость объектов, повышенную
точность оценки взаиморасположения объектов и др. Для ночного видения
наиболее важным является снижение флуктуационных шумов в
стереоизображении по сравнению с двумерным (плоским) изображением. Это
связано с тем фактом, что шумы психофизиологически воспринимаются
распределенными в объемном пространстве и не связанными с конкретными
деталями изображения.
Схема питания ЭОП в описываемой системе обеспечивает эффекты
"электронной диафрагмы" и "электронного затвора", что обеспечивает
работоспособность прибора как в ночных, так и в дневных условиях, а
также в импульсном режиме. Для возможности работы в условиях дымки,
тумана, дождя система может комплектоваться лазерной подсветкой,
синхронизированной с "электронным затвором".
Система имеет широкий диапазон применений, в том числе, по мнению
авторов, может эффективно использоваться для ночного вождения
транспортных средств. Объемность изображения дорожного полотна,
улучшенное обнаружение малоразмерных препятствий позволят повысить
скорость ночного вождения в 1,4-1,5 раза.
Перспективным является также использование стереосистемы в дневных или
ночных условиях в телеуправляемых роботах-манипуляторах, в том числе -
роботах-саперах. Стереосистема позволит повысить эффективность
управления движением роботов и их механических "рук " за счет лучшей
оценки взаиморасположения предметов.
Стереосистема позволяет также получать изображение в естественных
цветах при комплектации ее схемой оптико-электронной фильтрации.
Эксперименты по наблюдению объектов в дневных условиях показали
возможность цветопередачи, соответствующей изображению первых цветных
телевизоров. В ночных условиях (при лунном освещении) наблюдается почти
обычная, "дневная " раскраска наблюдаемой сцены.
Помимо чисто художественного аспекта, цветное изображение позволяет повысить скорость обнаружения и распознаваемость объектов.
Цветная ночная система видения обеспечивает улучшение скорости
распознаваемости на 30 % и снижение ошибок в распознавании на 60 %.
Высокие параметры описанных ЭОП 2 + , 3-го и 3-ENIR
поколений уже приблизились не только к технологическим, но и к
теоретически пределам по величине квантового выхода и длинноволновой
границе фоточувствительности. Последняя для фотокатодов 3-го поколения
физически ограничена длиной волны 1,1 мкм, за которой условие ОЭС не
реализуется [3] и, как и для обычных фотокатодов, начинается резкий рост
темновой фотоэмиссии.
Физические принципы ограничивают и возможности твердотельных
аналогов ЭОП, строящихся по схеме "фотопроводник-электролюминофор".
Такие преобразователи могут обеспечить заметные усиления (более 10)
только при невысокой концентрации равновесных носителей в зоне
проводимости фотопроводника, т. е. при достаточно широкой его
запрещенной зоне и, соответственно, "короткой" длинноволновой границе
чувствительности.
Основные перспективы повышения информационной емкости ПНВ с ЭОП
связаны с электронной и компьютерной обработкой изображения,
создаваемого ЭОП, повышающей информативость в 1,3-2 раза, а также с
объединением оптико-электронного канала на основе ЭОП (0,4-1,1 мкм) с
тепловизионным каналом (3-5, 8-14 мкм) в полиспектральных ПНВ следующих
поколений.
Схема питания ЭОП в описываемой системе обеспечивает эффекты
"электронной диафрагмы" и "электронного затвора", что обеспечивает
работоспособность прибора как в ночных, так и в дневных условиях, а
также в импульсном режиме. Для возможности работы в условиях дымки,
тумана, дождя система может комплектоваться лазерной подсветкой,
синхронизированной с "электронным затвором".
Система имеет широкий диапазон применений, в том числе, по мнению
авторов, может эффективно использоваться для ночного вождения
транспортных средств. Объемность изображения дорожного полотна,
улучшенное обнаружение малоразмерных препятствий позволят повысить
скорость ночного вождения в 1,4-1,5 раза.
Перспективным является также использование стереосистемы в дневных
или ночных условиях в телеуправляемых роботах-манипуляторах, в том числе
- роботах-саперах. Стереосистема позволит повысить эффективность
управления движением роботов и их механических "рук " за счет лучшей
оценки взаиморасположения предметов.
Стереосистема позволяет также получать изображение в естественных
цветах при комплектации ее схемой оптико-электронной фильтрации.
Эксперименты по наблюдению объектов в дневных условиях показали
возможность цветопередачи, соответствующей изображению первых цветных
телевизоров. В ночных условиях (при лунном освещении) наблюдается почти
обычная, "дневная " раскраска наблюдаемой сцены.
Помимо чисто художественного аспекта, цветное изображение позволяет повысить скорость обнаружения и распознаваемость объектов.
Цветная ночная система видения обеспечивает улучшение скорости
распознаваемости на 30 % и снижение ошибок в распознавании на 60 % .
Данный раздел подготовлен по материалам статьи В. П. Бегучева, А. Л. Чапкевича и
А. М. Филачева "Электронно-оптические преобразователи. Состояние и тенденции развития", полученной по сети INTERNET.
|