ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Существуют две основные категории многоэлементных фотоэлектрических фотопреобразователей (ФЭП), используемых в телевизионной технике: передающие трубки и твердотельные ФЭП. В этих приборах одновременно осуществляются операции преобразования лучистой энергии в электрический сигнал и развертка изображения. В системах «бегущего луча» применяются одноэлементные ФЭП, как правило, фотоэлектрические умножители. В этом случае развертка осуществляется в пространстве объектов наблюдения путем сканирования светового (лазерного) луча.

Среди телевизионных фотоэлектрических преобразователей историческое место занимают передающие трубки, которые разделяются на трубки без накопления энергии — диссекторы и трубки с накоплением энергии — видиконы, супервидиконы и ряд их разновидностей.

Диссектор

Диссектор — трубка, работающая с использованием внешнего фотоэффекта и снабженная вторично-электронным умножителем (ВЭУ). Основное преимущество диссектора по сравнению с трубками, использующими накопление зарядов, заключается в отсутствии электронного прожектора, формирующего развертывающий электронный луч, что существенно повышает надежность и долговечность прибора. Развертка изображения в диссекторе осуществляется путем отклонения электронных потоков, эмитируемых фотокатодом и несущих информацию о входном оптическом изображении, относительно неподвижного отверстия, расположенного в специальной диафрагме. Это отверстие играет роль развертывающего элемента. Процесс преобразования сигналов в диссекторе происходит по схеме: Еф(х, у) —> Ьф(х, у) —> Uc(t), где Еф — освещенность фотокатода; ?ф — фототок, приходящийся на один элемент; Uc — видеосигнал.

Конструктивно диссектор состоит из полупрозрачного фотокатода 1 (рис. 3.1), нанесенного на стеклянную планшайбу, ускоряющего электрода 2, диафрагмы с отверстием 3 и вторично-элект-

Диссектор

Рис. 3.1. Диссектор

ронного умножителя, состоящего из динодов 4 и коллектора 5, в цепь которого включен нагрузочный резистор #н. Фокусировка электронов, вылетающих из фотокатода, осуществляется фокусирующей катушкой 7, а отклонение электронных потоков в горизонтальном и вертикальном направлениях — катушками 6. ВЭУ состоит обычно из 14 динодов.

Фототок, приходящийся на один элемент, площадь которого 8Э равна площади отверстия в диафрагме, определяется по формуле гф = Ф9st = где Фэ — лучистый поток, отнесенный к

одному элементу; st — интегральная чувствительность фотокатода. Тогда ток сигнала на выходе трубки

где К„ — коэффициент усиления ВЭУ. Основной составляющей шума в диссекторе является дробовый шум фототока, т. е. i ш = 2е?фД/, где А/ — полоса частот видеосигнала. Отношение сигнал/шум на выходе трубки равно

Простой расчет показывает, что если принять= 10, А/ = 6,5 Мгц, 3 = 0,2 -10 8 м2 и = 50 мкА/лм, то получим Е = 1300 лк. Для того чтобы обеспечить такую освещенность фотокатода, необходимо иметь освещенность объекта, составляющую десятки, а то и сотни тысяч люкс.

Таким образом, диссектор является малочувствительной трубкой, пригодной в основном для наблюдения за весьма яркими самосветящимися объектами, способными создавать на ограниченной площади необходимую освещенность фотокатода. Примером использования диссектора могут служить звездные датчики, предназначенные для навигационных целей. Очевидно, что повышения чувствительности трубки можно достигнуть путем увеличения площади отверстия диафрагмы. Однако при этом ухудшится разрешающая способность системы, т.е. будет иметь место обменная операция между чувствительностью и разрешающей способностью.

Низкая чувствительность диссектора принципиально обусловлена малым коэффициентом использования лучистого потока, который принимает участие в образовании видеосигнала только l/N-ю часть времени кадра (N — число элементов изображения в кадре). При времени кадра Тк = 40 мс и N = 55 0000 элементов получаем время использования потока tK = 70 нс. Резкого повышения чувствительности передающей трубки, а вместе с тем и всей системы можно достигнуть путем полезного использования лучистого потока в течение всего времени кадра, что и осуществляется в трубках с накоплением зарядов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >