Дистанционное наблюдение движущихся объектов осуществляется с помощью средств телевизионного наблюдения. Схема комплекса средств телевизионного наблюдения показана на рисунке 9.2.
Рисунок 9.2 – Схема комплекса средств телевизионного наблюдения
При телевизионном наблюдении изображение объективом проецируется на светочувствительный слой фотокатода вакуумной передающей трубки или мишени твердотельного преобразователя. Фотокатод содержит вещества, из атомов которого кванты световой энергии выбивают электроны, количество которых пропорционально энергии света (яркости элемента изображения). На фотокатоде образуется изображение Q(x,y,t) в виде электрических зарядов, эквивалентное оптическому B(x,y,t) изображению, где Q и В – значения соответственно величины зарядов и яркости в точках с координатами xи y в момент времени t.
В вакуумных телевизионных передающих трубках производится считывание величины заряда с помощью электронного луча трубки, отклоняемого по горизонтали и вертикали магнитными полями. Эти поля создаются отклоняющими катушками, надеваемыми на горловину телевизионной трубки.
За время развития телевидения разработано много типов передающих телевизионных трубок, отличающихся чувствительностью фотокатода и разрешающейся способностью. Появление достаточно простых ТВ – трубок типа «видикон» позволило создать компактные телекамеры. Миниатюрные видиконы с диаметром до 15 мм обеспечивают четкость 400-600 линий. На основе видикона разработаны различные варианты телевизионных передающих трубок: плюмбикон, кремникон, суперортикон и др., обеспечивающие качественное светоэлектрическое преобразование в широком диапазоне длин волн и освещенности.
В начале 70-х годов был открыт и реализован новый принцип построения безвакуумных твердотельных преобразователей «свет – электрический сигнал», т.н. приборов с зарядовой связью (ПЗС). В основу таких приборов положены свойства структуры металл-окисел-полупроводник, называемой МОП-структурой (рис. 9.3).
Рисунок 9.3 – Схема фрагмента ПЗС
Фотокатод или мишень ПЗС представляет линейку или матрицу из ячеек с МОП-структурами, образованную горизонтальными и вертикальными токопроводящими прозрачными электродами. Размеры каждой ячейки соответствуют размерам элемента изображения. Разрешающая способность ПЗС определяется количеством ячеек, размещающихся в поле изображения.
Считывание зарядов, образующихся в каждой ячейке ПЗС под действием света точек изображения, производится путем последовательного перекачивания зарядов с ячейки на ячейку под действием управляющих сигналов, подаваемых на электроды. В результате этого на входе ПЗС образуется последовательность электрических сигналов, амплитуда которых соответствует величине заряда на ячейках мишени на ПЗС.