Использование двух- и многодиапазонных оптико-электронных систем в науке, технике, народном хозяйстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование двух- и многодиапазонных оптико-электронных систем в науке, технике, народном хозяйстве

1. Применение МОЭС в военной технике

Очень широкое применение МОЭС найдут (и уже находят) в военной технике. Так например, в армии США предполагается использовать такие системы [98]

в сухопутных войсках:

- ручная МОЭС для наблюдения за полем боя;

командирская перископическая система, позволяющая увеличить вероятность идентификации целей в ночных условиях, а также обнаруживать и идентифицировать низкотемпературные источники возможной угрозы сверху;

на флоте:

- система контроля огня и идентификации целей;

- система идентификации низкотемпературных источников возможной угрозы с моря, в частности, система для перископов и оптронных мачт;

в военно-воздушных силах:

- система быстрой идентификации ракетных средств нападения противника, устойчивая к воздействию организованных помех;

- система, обеспечивающая повышенную вероятность правильной идентификации целей и обладающая возможностью оценки эффективности их поражения;

- система, позволяющая идентифицировать ракеты на первых стадиях их полета и работающая в длинноволновом ИК-диапазоне с границей спектральной чувствительности 20 мкм;

- двухдиапазонная система визуализации, работающая одновременно в средневолновом и длинноволновом ИК-диапазонах и предназначенная для точного определения температуры наблюдаемых объектов без знания их излучательных способностей.

Как уже неоднократно отмечалось ранее [11,74 и др.], большинство современных разработок МОЭС относятся к «двойным» технологиям, т.е. предназначены для использования как в военных, так и в гражданских (коммерческих) применениях, хотя первым до сих пор отдается предпочтение. Поэтому деление приводимого ниже обзора на отдельные части, посвященные применению МОЭС в отдельных отраслях оборонной техники, промышленности, науки и т.д., во многом условно.

1.1 Двух- и многодиапазонные системы для военной техники наземного базирования

В последние годы большое внимание уделяется разработкам миниатюрных двухдиапазонных наголовных и нашлемных ОЭС, работающих в полевых условиях. В [151] описывается система, состоящая из двух камер, одна из которых работает в спектральном диапазоне 0,6…0,9 мкм, а вторая (микроболометрическая) - в диапазоне 8…12 мкм.

Ряд причин вызывает большой интерес к разработке двухдиапазонных ОЭС, работающих в ближнем ИК-диапазоне (1,0… 1,7 мкм) и в длинноволновом ИК-диапазоне. К таким причинам относится необходимость работать практически одновременно в условиях слабой освещенности, когда успешно функционирует ближневолновый ИК-канал (особенно при использовании подсветки с = 1,5 мкм) и в полной темноте, например внутри строений, подземных сооружений или объектов военной техники, а также при переходе в запыленные, задымленные и затененные помещения, когда эффективен длинноволновый ИК-канал. Кроме того, следует учитывать, что многие приборы ночного видения на базе ЭОП теряют работоспособность из-за посторонних засветок, приводящих к размытию изображений, эффектам типа «гало» и др. Подобные системы особенно актуальны для реализации программ типа «Солдат XXI-го века».

Агенство по перспективным разработкам (Defense Advanced Research Projects Agency - DARPA) и Отделение ночного видения и электронных датчиков (Night Vision & Electronic Sensors Directorate - NVESD) Министерства обороны США разрабатывали и финансировали программу по созданию комплексированных датчиков изображения (Integrated Imaging Sensors - I2S), целью которой было создание двухдиапазонного прицела для стрелкового оружия, работающего в видимом и ближневолновом, а одновременно и в длинноволновом ИК-диапазонах [19]. В основу опытного образца прицела были положены разработки компаний Raytheon (микроболометр формата 320 х 240 и размером пикселов 50 и 25 мкм со схемами считывания SB-151, SB-211 и SB-212) и PixelVision (ПЗС-матрица формата 652 х 488 с размерами пикселов 12 мкм и температурной стабилизацией с помощью двухкаскадного термоэлектрического холодильника). Усовершенствование конструкции ПЗС-матрицы на базе InGaAs с утонченной кремниевой подложкой и задним освещением фоточувствительных элементов позволило довести квантовую эффективность до 90 % и расширить верхнюю границу спектральной характеристики до 1,7 мкм. Нижняя граница этой характеристики может быть сдвинута в УФ-область (до 0,2 мкм при квантовой чувствительности порядка 50 %), что, по утверждению авторов [19], позволит прицелам с такими матрицами работать на дальностях до 200 м лучше, чем прицелам с ЭОП, в широком диапазоне освещенностей - от яркого дневного освещения до ночного при ј-фазе Луны.

Общая для двух спектральных каналов оптическая схема (объектив с угловым полем 4,50 х 6,00, площадью входного зрачка 38 х 76 мм2 и диафрагменным числом К=1) позволяет наблюдателю работать либо в одном из рабочих спектральных диапазонов (0,5…1,7 или 7,5…13,5 мкм), либо одновременно в двух по смешанному изображению. Схема попиксельного смешивания, осуществляемого в электронном блоке, приведена на рис.34. Коррекция изображения, применяемая, очевидно, в первую очередь для согласования выбранных форматов (640 х 480 у ПЗС-матрицы и 320 х 240 у микроболометра), проводится в канале длинноволнового ИК-диапазона. Частота кадров составляет 30 Гц. Эквивалентная шуму разность температур для ФПУ со схемой считывания SB-212 с размером пиксела 25 мкм при тепловой постоянной времени 9…12 мс была менее 50 мК.

Отделение оптико-электронной и инфракрасной техники исследовательской лаборатории Армии США (ЕO/IR Technology Branсh, Army Research Laboratory) вместе с рядом промышленных фирм и университетов активно развивает концепцию создания многоцелевого комплекса MDSS (Multi-Domain Smart Sensor), в составе которого должны работать как пассивные, так и активные датчики и системы, служащие для автоматического обнаружения распознавания, классификации и идентификации целей в сложных эксплуатационных условиях. Важной частью комплекса является двухдиапазонная инфракрасная система (ИКС) «смотрящего» типа, т.е. система, основанная на применении матричного МПИ и работающая в двух спектральных диапазонах, которая обладает помехоустойчивостью по отношению к таким средствам противодействия противника как дымовые завесы, ложные цели, световые помехи, вспышки. В таких двухдиапазонных системах длинноволновый канал может использоваться, прежде всего, для обнаружения целей и предварительного наведения на них. Сочетание ближневолнового и длинноволнового ИК-каналов весьма эффективно для обнаружения закамуфлированной живой силы и техники противника.

Для большинства ОЭС, предназначенных для обнаружения подсветки защищаемого объекта (танка, самолета и т.д.) или наличия угрозы в виде ракетной атаки его противником, проблемными факторами являются: борьба с помехами, создаваемыми сложными («пестрыми») фонами, например, ландшафтом или подстилающей поверхностью, и необходимость иметь высокое быстродействие ОЭС в сочетании с большим полем обзора. Первая проблема решается при использовании двух- и многодиапазонных ОЭС, вторая - применением матричных МПИ и панорамных объективов в составе таких ОЭС.

В [85] рассматриваются схемы существующих ОЭС оповещения о возможной угрозе со стороны противника, а также концепции их развития на базе панорамных объективов и МПИ. Малые входные зрачки, ограниченное угловое поле по углу возвышения и невысокая разрешающая способность большинства известных панорамных объективов приводят к необходимости использовать большое число дискретных оптических каналов и сканирование, что значительно усложняет и удорожает ОЭС, а также ограничивает их быстродействие. В большинстве систем такого рода используются сканирующие линейки МПИ. По указанным причинам реализация концепции CUPOLA [85], предусматривающей применение оптической системы с полным полем обзора 400 х 3600 и матричных МПИ форматов 1024 х 1024 (для средневолнового ИК-диапазона) и 512 х 512 (для длинноволнового ИК- диапазона), представляется весьма перспективной. Мгновенные угловые поля такой ОЭС, определяющие ее пространственное разрешение, равны 0,34 и 0,68 мрад, соответственно. Такой же интерес представляют программы EUCLID и SIRPS ( Staring Infrared Panoramic Sensor), предусматривающие увеличение поля обзора и быстродействия ОЭС, переход от линейных сканирующих МПИ к матричным («смотрящего» типа) МПИ больших форматов и создание многодиапазонных ОЭС.

Как считают авторы [85], для обнаружения лазерной подсветки защищаемого объекта системы оповещения должны выдавать сигналы тревоги на длинах волн 0,699; 0,9; 1,06; 1,53; 2,06 и 10,6 мкм, т.е. и здесь применение МОЭС весьма целесообразно.

Отделение ночного видения и электронных датчиков (NVESD) разрабатывает ИКС, в которых в ближнем ИК-диапазоне используется гибридно-модульный преобразователь «ЭОП+миниатюрная ПЗС-камера» в сочетании с объективами, используемыми в принятых на вооружение системах ANVIS. При этом важно согласовать угловое поле по горизонтали обоих модулей, а также их увеличение. При использовании двухканальной оптической схемы особое внимание уделялось уменьшению взаимного параллакса.

Компания AEG INFRAROT-MODULE GmbH по заказу Агенства по оборонным исследованиям Швеции изготовила МОЭС для работы в диапазоне 1,5…5,2 мкм [146]. Для разделения собственного ИК-излучения наблюдаемых объектов и отраженного от них излучения Солнца, а также для селекции объектов по их температуре и излучательной способности в окнах пропускания атмосферы были выбраны спектральные каналы 1,55…1,75; 2,05…2,45; 3,45…4,15 и 4,55…5,2 мкм. Выделение этих поддиапазонов осуществляется с помощью четырех оптических фильтров, помещенных во вращающуюся с частотой 100 Гц оправу, т.е. на МПИ, помещенный за этой оправой, поочередно проходят потоки, соответствующие отдельным спектральным каналам. Для синхронизации сигналов в конструкцию может быть введен еще один неподвижный фильтр. Частота кадров может быть увеличена до 800 Гц. В системе предусмотрено использование одного из двух вариантов объектива: с фокусным расстоянием 100 (или 200) мм, диафрагменным числом 2, угловым полем 5,3 х 4,0о (или 35 х 24о) . Приемник на базе КРТ охлаждается до 85 К и имеет формат 384 х 288. Размер пиксела составляет 20 х 20 мкм при коэффициенте заполнения 0,69. Время накопления зарядов может устанавливаться на одном из 256 уровней в диапазоне от 50 мкс до 2,6 мс. Эквивалентная шуму разность температур при фоне с температурой 300 К составляет менее 25 мК. Через стандартный интерфейс RS232 выходные сигналы в цифровой форме с разрядностью 14 бит выводятся на персональный компьютер.

В [154] кратко описываются две камеры (DI-5000 и DI-7000), разработанные компанией Digital Imaging Infrared LLC (США), которые работают в видимом и ИК диапазонах благодаря использованию в них ПЗС-фотоприемника и микроболометра на базе VОx.

Камера DI-5000 для работы в ИК-диапазоне, имеющая германиевый объектив с фокусным расстоянием 55 мм, может обнаруживать движущегося человека на расстоянии до 450 м. Размер пикселов матричного микроболометра равен 51 мкм.

Камера DI-7000 снабжается двумя объективами, один из которых с фокусным расстоянием 30 мм, работающий с микроболометром, имеющим размер пикселов 25 мкм, позволяет обнаружить перемещение человека на расстоянии 500 м. Второй объектив с фокусным расстоянием 90 мм работает с переменным увеличением и предназначается для распознавания и идентификации наблюдаемых объектов.

Сигналы на выходе микроболометрических ФПУ этих камер квантуются по уровню в диапазоне 14 бит (16384 градаций серого). На выходе электронного блока они преобразуются в цифровой сигнал формата 8 бит для согласования с черно-белым монитором. Камеры подстраиваются под среднюю температуру наблюдаемого объекта. Такая подстройка происходит при каждом новом считывании сигналов как в ИК, так и в видимом диапазонах. Изображения, получаемые в этих диапазонах, накладываются одно на другое. Пользователь имеет возможность регулировать интенсивность электронных изображений, поступающих на дисплей, чтобы обеспечить наилучшее различение наблюдаемых объектов. Следующее поколение этих камер предполагается строить на базе VOx - микроболометров формата 640х480.

Двухдиапазонная система разрабатывалась также для водительских приборов. К разработанным ранее водительским ИКС длинноволнового ИК-диапазона добавлялся коротковолновый ИК-канал, построенный на базе сочетания ЭОП (усилителя яркости изображения) и ПЗС-камеры, соединенных волоконно-оптическим блоком. Балансировка яркости изображений, получаемых в каждом из каналов ИКС, осуществлялась путем ручного управления коэффициентом усиления ПЗС-камеры и ЭОП, а также яркостью дисплея системы отображения. Испытания системы проводились в условиях различных окружающих температур, на прозрачных и запыленных участках открытой и поросшей растительностью местности, при фазе Луны от ј до Ѕ. По опросу водителей наиболее рациональным было смешение изображений в пропорции 30% для ближнего ИК и 70% для длинноволнового ИК-каналов. При этом высокое разрешение первого канала рационально сочетается с высоким контрастом во втором. Наблюдение теней от объектов, находившихся в угловом поле системы, также помогало распознаванию различных препятствий и особенностей местности.

1.2 Системы, используемые в ракетной, авиационной и космической технике

Двухдиапазонные ОЭС сравнительно давно используются в головках самонаведения ракет, работающих пассивным методом [10,83]. В [108] рассматривается возможность создания такой системы на базе времяимпульсного анализатора - двухдиапазонного МПИ в виде крестообразной структуры, каждая ветвь которой имеет формат 210 х 18 пикселов. Сканирование поля обзора (сцены) наклонным вращающимся зеркалом идет с частотой 100 Гц. Радиус сканирования составляет 152 пиксела. Линейная зона пеленгационной характеристики равна 76 пикселам. Система работает в спектральных диапазонах 1,5…1,7 и 3…5 мкм. При превышении некоторого порогового спектрального отношения происходит индикация наличия цели - самолета с температурой поверхности 300…1200 К в поле обзора, где могут находиться также помехи - ложные цели с температурой 2000 К, а также фон, создаваемый солнечной засветкой. Обнаружение цели и определение ее координат в каждом кадре ведется с учетом ее положения в предыдущих кадрах.

Для обнаружения и захвата ракет на этапе их разгона Научно-исследовательская лаборатория Армии США (US Army Research Laboratory) проводила испытания двухдиапазонных ОЭС, в которых использовались МПИ на базе СКЯ [65,66]. Испытания подтвердили преимущества этого типа приемников.

Полуактивная ОЭС для наведения на цель ракеты, использующая для облучения цели лазер с длиной волны излучения 1,06 мкм, описывается в [58]. Система может работать в разных режимах: принимая с помощью 4х-квадрантного кремниевого фотодиода только излучение с л =1,06 мкм; принимая с помощью КРТ-МПИ формата 256х256 излучение в диапазоне 3,5…5,5 мкм и, наконец, используя оба эти участка спектра. Матричный МПИ компании Raytheon имел спектральную характеристику, охватывающую диапазон 1,06…5,5 мкм. Верхняя граница этого диапазона (5,5 мкм) определялась температурой охлаждения приемника и оптического фильтра.

В первом из указанных режимов определение координат цели производилось с помощью хорошо известной суммарно-разностной схемы включения четырех чувствительных площадок фотодиода; во втором координаты цели определялись с помощью также хорошо известной схемы определения положения изображения на чувствительном слое МПИ.

Наиболее предпочтительным является третий режим работы. Установив четкую корреляцию во времени отраженных от цели сигналов, поступающих на фотодиод и на МПИ, по сигналу, снимаемому с МПИ, можно провести коррекцию пространственного положения лазерного луча, облучающего цель, т.е. осуществить точное наведение луча на цель, а затем и пуск ракеты.

При элементарном (мгновенном) угловом поле системы, определяемом размером пиксела МПИ и равном 160 мкм, общее угловое поле составляет 2,30. Объектив системы имел диаметр входного зрачка 68 мм и диафрагменное число равное 4. Время накопления зарядов на ячейках МПИ могло регулироваться в соответствии с периодичностью посылаемых к цели лазерных импульсов.

В [112,150] описывается двухдиапазонная ОЭС для самолетной и космической разведки LOROP (компания ELOP, Израиль), обеспечивающая получение изображений в видимом и ближнем ИК (0,45…0,9 мкм) и в средневолновом ИК (3…5 мкм) диапазонах. Первый, зеркальный, компонент объектива построен по схеме Кассегрена и является общим для обоих спектральных каналов.

В [78] сообщается о разработке компанией Recon Optical, Inc. (США) ОЭС для воздушной разведки и наблюдения, работающей в двух спектральных диапазонах - 0,5…0,9 мкм (формат кадра ПЗС-матрицы 5 ?103х5? 103) и 3…5 мкм (формат InSb - МПИ 2 ?103 х 2? 103). Система работает в комплексе с аппаратурой для привязки координат изображений (LN-100G GPS/IMS), сжатия изображений в реальном времени (JPEG 2000) и рядом других. Она может устанавливаться на беспилотных, а также и пилотируемых летательных аппаратах типа F-16 и F/A-18 в контейнере типа SHARP. Угловое поле объектива системы - 6,3о х 6,3о, а фокусное расстояние - около 456 мм; мгновенное угловое поле - 22 х 22 мкрад (в диапазоне 0,5…0,9 мкм) и 55 х 55 мкрад (в диапазоне 3…5 мкм); динамический диапазон сигналов для двух рабочих участков спектра составляет 8 бит на пиксел (для 0,5…0,9 мкм) и 14 бит на пиксел (для 3…5 мкм). Система записи полученных изображений обеспечивает непрерывную работу аппаратуры с частотой 4 кадра в секунду в течение 0,6…4,5 ч (в зависимости от степени сжатия изображений).

Программа NSfFF (Networked Sensors for the Future Force) армии США предусматривает создание комплекса разветвленных датчиков для обнаружения и распознавания различных объектов, а также для слежения за ним [89]. В состав комплекса предлагается включить малогабаритную двухдиапазонную МОЭС - SUAV (Small Unmanned Aerial Vehicle), работающую в любое время суток на автономном беспилотном воздушном носителе. Система состоит из ПЗС-камеры высокого пространственного разрешения, работающей в ближневолновом ИК-диапазоне, и ИК-датчика изображений на базе VOx-микроболометра формата 640х480 или 320х240 пикселов. Информация с борта беспилотного носителя передается на экран наземной станции обнаружения и слежения. Длинноволновый ИК-канал на микроболометре может использоваться для обнаружения мин на дорогах. Предполагается, что входящие в состав комплекса автономные наземные системы будут включать двухдиапазонную ОЭС, работающую в коротковолновом и длинноволновом ИК-диапазонах. В первом из этих диапазонов будет использоваться лазерная подсветка пространства объектов, а во втором будет применяться пассивная ИК-камера с неохлаждаемыми МПИ.

Весьма характерным примером разработки ОЭС, в которой используются достоинства различных типов охлаждаемых ФПУ, является система вертолетного базирования Dual-Band FPA640 Aero “Clementine”, разработанная в ФРГ [125]. Эта система построена на базе двух одноцветных МПИ - приемника на основе КРТ для средневолнового ИК диапазона (3,4…5,1 мкм) и СКЯ на основе GaAs/AlGaAs для длинноволнового ИК диапазона (7,5…9,2 мкм). Первый охлаждается до 80 К и имеет фоточувствительную площадь пиксела 19х19 мкм2; эквивалентная шуму разность температур у него при охлаждаемой диафрагме с апертурой F/4,6 менее 25 мК. Второй охлаждается до 60 К и имеет фоточувствительную площадь пиксела 20х20 мкм2. Его эквивалентная шуму разность температур при охлаждаемой диафрагме с апертурой F/2 также менее 25 мК. Оба приемника имеют формат 640х512 и период пикселов 24 мкм, синхронизированное время накопления 17 мс и частоту кадров 50 Гц. Для охлаждения используется система Сплит-Стирлинг линейного типа с холодопроизводительностью 1 Вт. Время входа в рабочий режим - 10…12 мин.

Система оборудована двумя объективами с фокусными расстояниями 100 мм, имеющими идентичные угловые поля и снабженные электроприводами для независимого управления фокусировкой в каждом спектральном диапазоне. Два изображения передаются по оптоволоконному кабелю от ФПУ до вычислительного устройства, в котором выполняется коррекция неоднородности отдельных пикселов и цифровая запись видеосигнала на жесткий диск с полным 14-разрядным динамическим разрешением. Одновременно регистрируются данные глобальной системы позиционирования GPS. Во время полета на цветном дисплее системы управления с разрешением 800х600 пикселов отображаются прямые визуальные изображения. Программное обеспечение позволяет реализовать различные алгоритмы обработки изображений. Сообщается, что система подготовлена для модернизации путем добавления третьего матричного МПИ, работающего в диапазоне 1,3…2,5 мкм.

Применение МОЭС в системах противоракетной обороны (ПРО) представляется весьма перспективным. Считается, что число одновременно используемых спектральных диапазонов в таких МОЭС должно быть равным трем-четырем [148,149]. При этом возможно надежное обнаружение цели и определение ее температуры. Поскольку в системах ПРО космическая цель может наблюдаться на фоне подстилающей земной поверхности, важно выбрать такие рабочие диапазоны МОЭС, в которых излучение Земли, уходящее вверх через атмосферу, будет минимально. Такими диапазонами могут быть спектральные полосы поглощения ИК-излучения в земной атмосфере водяным паром (5,5… 7,5 мкм), озоном (9,4… 9,9 мкм) и углекислым газом (14… 16 мкм и более). Последний особенно выгоден в силу его ширины и хорошего поглощения собственного и отраженного излучения земного фона при наблюдении земной поверхности из космоса.

Если отражательная способность обнаруживаемой или наблюдаемой цели мала, то можно пренебречь излучением земного фона, отражаемым целью, и использовать в системе два рабочих диапазона из указанных выше.

Еще одной актуальной задачей является создание МОЭС, работающих в условиях слабого фонового шума (в глубоком космосе), который в 103…104 раз слабее, чем в наземных условиях. В этих случаях общий шум определяется шумами МПИ. Для получения большого отношения сигнал-шум в случае «холодной» цели следует расширять общий спектральный рабочий диапазон МОЭС. Однако, в ИК приемниках с увеличением верхней граничной длины волны лгр спектральной характеристики растет роль теплового шума, т.е. нужно заметно уменьшать рабочую температуру приемника. Если обычно КРТ-МПИ охлаждаются до 77 К, то приемники для ряда систем ПРО должны охлаждаться до 40 К [148]. Программа Агенства по противоракетной обороне США (MDA) и его Отделения перспективных систем (MDA/AS) имеет своей целью создание КРТ-МПИ с лгр = 10…12 мкм для работы в условиях относительно слабых фонов [148]. Кроме этого MDA/AS финансирует работы Jet Propulsion Laboratory по разработке перспективных СКЯ-МПИ, а также работы компании DRS по созданию двухдиапазонных глубокоохлаждаемых (до 10 К) МПИ на базе легированного кремния (Si:As), которые имеют лгр, доходящую до 23 мкм. В последних используется схема сочетания МПИ с микролинзовым дифракционным растром, описанная выше (см. раздел 3.1).

Научно-исследовательская лаборатория ВВС США (The Air Force Research Laboratory - AFRL) разработала концепцию использования МОЭС в комплексах, устанавливаемых на борту летательных аппаратов и предназначенных для обнаружения различных целей. В [55] рассмотрены перспективы развития таких систем, работающих в реальном масштабе времени одновременно в видимом и ближнем ИК-диапазоне (VNIR/SWIR), средневолновом ИК (MWIR) и длинноволновом ИК (LWIR) диапазонах. Помимо традиционной спектральной селекции, основанной на различиях отражательных и излучательных способностей целей и фонов, предполагается использовать различия во временны?х характеристиках орудийных и других вспышек, носящих быстропротекающий характер, и сравнительно медленных процессов горения, например пожаров, т.е. спектрально-временну?ю фильтрацию. Для обнаружения замаскированных целей предполагается использовать также различия в поляризационных характеристиках объектов искусственного происхождения, например объектов военной техники, и естественных источников излучения, получаемых в оптических системах высокого пространственного разрешения для рабочих спектральных диапазонах.

Корпорацией Northrop Grumman создана ИК-камера Multiview, работающая одновременно в четырех спектральных диапазонах - 2,1…2,3; 2.7…3,1; 3,6…4,0 и 4,5…4,7 мкм [135]. Особенности ее оптической схемы, включающей четыре одинаковых объектива с различными оптическими фильтрами и единый МПИ на базе тройного соединения КРТ формата 256 х 256 пикселов, разделенный на четыре квадранта по 128 х 128 пикселов, рассматривалась в разделе 3.1. Размер одного пиксела МПИ составляет 40 мкм, что соответствует мгновенному угловому полю 3 мрад. Каждый оптический канал создает изображение одного и того же участка сцены в угловом поле 200 на своем квадранте МПИ, но в различных участках спектра.

Мультиплексор ФПУ обеспечивает высокую частоту кадров (до 240 Гц). Аналоговые сигналы с отдельных квадрантов МПИ поступают на свои АЦП, где преобразуются в цифровую форму с дискретностью 12 бит и частотой 10 МГц. Отдельные для каждого канала выходы с ФПУ позволяют проводить индивидуальную оптимизацию коэффициентов усиления и напряжений смещения, одно- и двухточечную коррекцию неоднородности отдельных пикселов МПИ, замещение нерабочих пикселов и другие операции по обработке сигналов, используемые в ОЭС с матричными МПИ. Обработанные сигналы могут записываться или отображаться в цифровой или аналоговой форме.

Объем оптико-механического блока Multiview не превышает 3 куб. дюймов. При использовании в опытном образце единой для всего этого блока охлаждаемой до 90 К камеры время выхода на режим стабильного охлаждения было менее 30 мин. В последующих модификациях предусматривалось использовать малогабаритную систему охлаждения с циклом Стирлинга и временем выхода на режим 10 мин.

Камера предназначается для разведки и наблюдения с борта различных носителей: самолетов, ракет, малых спутников, беспилотных летательных аппаратов в условиях малых контрастов между целями и пестрым фоном, в частности, для обнаружения работающих ракетных двигателей, оценки эффективности применения высокоточного оружия типа ракет и управляемых бомб.

Спектральный диапазон 2,1…2,3 мкм, в котором находится один из максимумов пропускания излучения земной атмосферой, позволяет регистрировать отраженное от сцены и отдельных ее составляющих солнечное излучение. Диапазон 3,6…4,0 мкм также приходится на окно пропускания атмосферы и пригоден для обнаружения удаленных объектов (целей). В диапазонах 2,7…3,1 и 4,5…4,7 мкм лежат полосы молекулярного поглощения H2O и CO2, соответственно, и поэтому они могут быть использованы для обнаружения пламени и истекающих горячих газов двигателей ракет, других летательных аппаратов, а также наземных целей. Диапазон 4,5…4,7 мкм может применяться также для обнаружения вспышек при стрельбе, запуске ракет и т.п.

Возможность работы камеры одновременно во всех четырех спектральных рабочих диапазонах с высоким пространственным разрешением и практически в режиме реального времени снижает требования к системе стабилизации платформы, на которую она устанавливается, и, следовательно, уменьшает стоимость носителя.

1.3 Системы для обнаружения мин и минных полей

Многие современные методы обнаружения мин и минных полей основываются на использовании так называемых первичных и вторичных признаков. К первым относятся внешний контур и форма мины, контраст по отношению к окружающему фону, однородность изображения (равномерность яркости или облученности) внутри контура мины. Ко вторым относят такие демаскирующие признаки наблюдаемого пространства как увядшая растительность; взрыхленная почва; следы, оставленные машиной-миноукладчиком. Обнаружение отдельных мин и минных полей относится к типичным задачам распознавания оптических двух- и многомерных сигналов (изображений), в решении которых широко и успешно используются многодиапазонные матричные МПИ.

При финансировании DARPA компания QWIP Technologies (QWIPTECH), Лаборатория реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) Калифорнийского технологического института и NVESD Армии США разрабатывают систему обнаружения мин. В системе используется видимый и ближневолновый ИК-канал (VISNIR) на базе ПЗС-приемника и двухдиапазонный ИК-канал на базе СКЯ, работающий на участке спектра 7,5…12 мкм [38,98]. Работа системы в ИК-канале основана на том, что различие в излучении естественной (нетронутой) почвы и ранее взрыхленной в диапазоне 8,2…9,5 и, в частности, на длине волны 9,2 мкм очень заметно, а в то же время, в диапазоне 9,5…12 мкм это различие гораздо меньше или даже практически отсутствует. Таким образом, сигнал, принимаемый на л=12 мкм, является опорным, относительно которого анализируется сигнал, принимаемый на л=9,2 мкм. Обработанная (взрыхленная) почва на л=9,2 мкм имеет коэффициент излучения, на 6…7 % превышающий коэффициент излучения нетронутого почвенного покрова (рис.35) [38]. Для регистрации этого различия предлагается использовать охлаждаемое до 58…68 К двухдиапазонное ФПУ на базе СКЯ формата 320х256 с размерами пикселов 40 мкм, работающее в двух ИК-диапазонах (9,2 и 12 мкм) в сочетании с ПЗС-МПИ TC253 SPD фирмы Texas Instrument формата 656х496 с размером пикселов 7,4 мкм, работающим на участке спектра от глубокого УФ до ближнего ИК-диапазона. Ожидается, что в опытном образце системы будет использоваться оптическая система, работающая одновременно в диапазонах 0,7…0,9 и 8…13 мкм с К=2 и фокусным расстоянием 100 мм.

В [65] сообщается о летных испытаниях двухдиапазонной ИКС «смотрящего» типа на базе СКЯ, предназначенной для обнаружения и картографирования минных полей с борта вертолета. Система работала в диапазонах 8,5…9,5 и 11…12 мкм при охлаждении ФПУ до 54 К. Применялась двухточечная коррекция неоднородностей пикселов ФПУ. Формат МПИ был равен 256х256 с размером пиксела 40 мкм. Фокусное расстояние объектива с диафрагменным числом К = 2,3 равнялась 100 мм. Общее угловое поле составляло 5,87о. Частота кадров, образуемых ФПУ, равнялась 51 Гц, а частота записи данных с общего для двух спектральных диапазонов кадра (2х256х256) составляла 2 Гц. Высоты полета вертолета выбирались равными 150, 230 и 450 м, которым соответствовали наземные проекции пиксела МПИ, равные 6,1; 12,2 и 18,3 см, соответственно. Скорость полета изменялась от 40 до 50 км/ч. Результаты обнаружения мин, зарытых в песчаную почву, подтвердили эффективность применения двухдиапазонной ИКС, особенно при высоте полета 150 м, когда четко выявлялись практически все мины, установленные как за один, так и за четырнадцать дней до испытаний.

В [66] приводятся результаты испытаний двухдиапазонной МОЭС на базе СКЯ при обнаружении скрытых в грунте на глубине 2…3 дюйма противотанковых мин типа М20. Эти испытания также подтвердили возможность обнаружения мин, захороненных за день и даже за неделю до испытаний.

2. Применение МОЭС в народном хозяйстве

В последние годы усилился интерес к использованию ОЭС в целях дистанционного обнаружения и оценки возгораний и охваченных огнем площадей. Огромный ущерб, наносимый пожарами и оцениваемый только в США более, чем 5 млрд. долларов в год [57], заставляет искать пути создания автономных и автоматизированных систем подобного рода. Такие достоинства МОЭС с матричными МПИ как возможность достаточно надежной селекции источников огня (пламени) путем получения информации в нескольких спектральных диапазонах, работы в реальном масштабе времени и определения координат излучателей выдвигают эти системы на первый план. Авторы [57] считают, что автономные круглосуточные системы обнаружения огня должны работать одновременно в УФ, видимом и ИК-диапазонах спектра. Хотя, по их мнению, оптимальным для получения достаточно большого уровня сигнала от пламени, например, при лесных пожарах, является диапазон 1,5…2,5 мкм. Для исключения влияния прямого и отраженного солнечного излучения, маскирующего пламя пожара в дневное время, целесообразно использовать УФ-диапазон с длинами волн 0,18…0,3 мкм и длинноволновый ИК-диапазон.

Для создания МОЭС, предназначенной для обнаружения утечек углеводородных соединений в нефтехимической и газоперерабатывающей промышленности, компания Pacific Advanced Technology (США) предложила использовать спектрометр с «продольной» линейной дисперсией, схема которого была приведена в разделе 3.1. Разработанная на этом принципе малогабаритная и достаточно легкая камера Sherlock может использоваться также в других многочисленных гражданских и военных применениях - в биологических исследованиях, экологическом мониторинге, противоракетных системах обнаружения и слежения, в беспилотных летательных аппаратах [80]. Габариты камеры (ручной или устанавливаемой на штативе) равны 304х152х203 мм, масса - 5,44 кг. В камере применен охлаждаемый InSb-МПИ, что, естественно, усложняет ее конструкцию. Эквивалентная шуму спектральная яркость, приведенная к приемнику, составляет 6·10-7 Вт/(см2·мкм·ср) [80]. Предусмотрены различные режимы работы камеры, в частности, изменение числа рабочих спектральных диапазонов и даже сведение их к одному с накоплением кадров, а также выбор оптимального для решения конкретной задачи диапазона. Камера имеет автономное питание и автономный дисплей, а также ряд выходных портов для передачи образуемых сигналов на USB-порт компьютера, на стандартный видеовыход RC-232 и др. Благодаря высокой кадровой частоте камера работает практически в реальном масштабе времени.

Двухдиапазонная ОЭС может быть использована для контроля процессов, имеющих место при металлообработке. Так, в [158] описывается система для контроля температур в процессе резки металлов. Синхронно работающие высокоскоростная камера для видимого диапазона и тепловизионная камера объединяются оптически с помощью дихроичного светоделителя.

Как уже отмечалось выше, многие МОЭС являют собой примеры использований «двойных технологий», т.е. могут иметь как военное, так и гражданское (коммерческое) применение. Таковы, например, системы, предназначенные для обеспечения работы водителей автотранспорта или пилотов самолетов в условиях непогоды или плохой видимости. Разработке таких систем посвящен европейский проект SEE (Sight Effectiveness Enhancement), одной из целей которого является создание двухдиапазонной ОЭС, работающей в ближнем и длинноволновом ИК-диапазонах [52]. Первый вариант такой системы представляет собой объединенные одним основанием две камеры: в одной используется МПИ на базе КРТ, а в другой - микроболометрический МПИ.

Проект предусматривает также разработку компьютерной модели всего комплекса, позволяющей отказаться от дорогостоящих экспериментов. На вход компьютерной модели подаются синтезированные с помощью программного обеспечения OKTAL SE трехмерные изображения местности - шоссе, перекрестков, взлетно-посадочных полос, аэродромных огней, строений и т.д. Эта модель позволяет имитировать также атмосферные условия и рассчитывать величины яркостей на входах каналов ОЭС. Модель используется для оценки поведения водителя или пилота в таких ситуациях, которые трудно воспроизвести реально. С ее помощью можно также оценить оптимальность выбора типа МПИ и его параметров и характеристик.

Другим примером аппаратуры «двойных технологий» является уже упоминавшаяся выше неоднократно четырехдиапазонная ИК-камера Multiview [135]. Ее принципиальная особенность - одновременная работа в четырех диапазонах с высоким пространственным разрешением и практически в реальном масштабе времени - позволила ее разработчикам говорить о возможности эффективного применения камеры при контроле различных производственных процессов методом многоцветовой пирометрии, например, в сталепрокатном производстве. Работа в четырех спектральных диапазонах повышает точность измерений температуры и уменьшает погрешность, возникающую из-за неопределенности излучательной способности контролируемой поверхности.

Международный европейский проект SAVE-U, реализуемый промышленными (DaimlerChrysler, Faurecia, Siemens VDO, Volkswagen) и научными (Mira, CEA) компаниями, направлен на разработку аппаратуры, состоящей из двух видеокамер, одна из которых - цветная - работает в видимом диапазоне, а другая - в ИК-диапазоне, и объединенной с пятью радарами. Вся аппаратура устанавливается на автомобиле и позволяет обнаружить и идентифицировать пешеходов и велосипедистов при плохой видимости на дорогах.

В [95] сообщается о разработке неохлаждаемых фотодиодных матричных приемников на базе In0,53Ga0,47As, которые могут одновременно работать в спектральных диапазонах 0,4…0,75; 0,75…1,0 и 1,0…1,7 мкм с квантовой эффективностью от 0,15 на л=0,5 мкм до 0,8 на л=1,55 мкм. Компания Sensors Unlimited Inc. (США) разработала такую технологию, которая позволила отказаться от сложной оптической схемы со спектроделителями и двумя МПИ для построения двухдиапазонной камеры с одним матричным приемником.

Фотоприемные матрицы сопрягаются с КМОП-схемами накопления и считывания зарядов и имеют форматы 320х240 с размерами пикселов 40 мкм и 320х256 или 640х512 с размерами пикселов 25 мкм. Камеры с такими матрицами имеют изменяемое время экспозиции (8 позиций в диапазоне от 0,25 до 33,8 мс) и соответствующую подстройку усиления и систему двухточечной коррекции неоднородности отдельных пикселов. В них применяется гамма-коррекция, цифровой выход с разрядностью 14 бит и аналоговый выход типа RS-170. Камеры могут использоваться в астрономии, спектроскопии, системах технического зрения, служить датчиками волнового фронта, работать в составе лазерных указателей в ОЭС активного и полуактивного типов. многодиапазонный оптический электронный

Построенные на базе этих ФПУ двухдиапазонные камеры (торговая марка Visible InGaAsTM) имеют массу около 1 кг (без объектива) и габариты 18,1 х 7,6 х 7,6 см. Они работоспособны при внешних температурах 00…400C. Максимальная частота кадров составляет 30 Гц.

Видеоспектрометры бортового базирования (воздушного или космического), работающие в УФ и видимом диапазонах, могут эффективно использоваться для решения важных народохозяйственных задач, например, при геологоразведочных работах. Освоение УФ-диапазона сталкивается с большими трудностями, во многом, из-за недостаточно развитой элементной базы (оптических систем и приемников излучения, работающих в этом диапазоне), однако, оно позволит успешно контролировать такие процессы, как распространение мутных вод в морской толще, вымывание засыпки подводных трубопроводов, миграция береговой черты, деформация рельефа морского дна и др. Авторы [13] предложили оптическую схему видеоспектрометра с матричным приемником, работающую в видимом (длины волн 0,5…0,6 мкм) и УФ (длины волн короче 0,4 мкм) диапазонах. Систему предлагается использовать при выполнении инженерно-геологических изысканий при проектировании и строительстве подводных газопроводов. Приемником УФ-излучения может служить высокочувствительная гибридная телевизионная ПЗС-матрица УПЗС-023.

3. Системы для научных исследований

Большинство используемых до недавнего времени ОЭС, предназначенных для получения информации о Земле, ее атмосфере, океанах и поверхности суши, являются многодиапазонными сканирующими системами (Landsat, SPOT, IRS и др.), работающими, в основном, по отраженному от подстилающей поверхности солнечному излучению.

Знание пространственного и временного распределения таких составляющих земной атмосферы как H2O,CО2, O3, CH4 важно для решения многих задач в метеорологии, климатологии, экологическом мониторинге и мн. др. Полосы поглощения этих веществ лежат в широкой области спектра - от УФ до дальнего ИК-диапазона.

Оптико-электронные системы для научных исследований часто также являются примерами систем двойного назначения - военного и гражданского («двойных технологий»). Многие видеоспектрометры (AVIRIS, Hyperion, TRWIS 111, NVIS, COMPASS), создававшиеся последние 10…15 лет при поддержке и участии организаций типа Управления ночного видения и электронных датчиков Армии США (NVESD), работают в видимом и ближнем ИК-диапазонах и используют режим сканирования. Они предназначены для дистанционного зондирования с борта летательных и космических аппаратов и успешно эксплуатируются, однако, в своем большинстве эти ОЭС сложны и громоздки, потребляют большие мощности, не всегда работают в реальном масштабе времени, достаточно дороги. По этим причинам внимание многих разработчиков и потребителей в последние годы все чаще привлекают МОЭС с матричными МПИ.

Для дистанционного зондирования с борта летательных аппаратов в целях обнаружения ряда химических веществ, имеющих полосы поглощения и излучения в ИК-области спектра, было предложено использовать специальный Фурье-спектрометр, в котором отсутствуют движущиеся оптические элементы, а для регистрации и обработки интерферограмм применяются крупноформатные (640х512), однородные по чувствительности и быстродействующие двухдиапазонные МПИ на базе структур с квантовыми ямами [72]. Эти приемники обеспечивают работу прибора в диапазонах 6…10 и 10…15 мкм.

Сравнительно недавно появились системы на базе матричных МПИ, обеспечивающих кроме всего прочего предварительную фотограмметрическую обработку получаемых цифровых моделей наблюдаемого пространства. Такие самолетные системы (HSRC-A, HRSC-AX, ADSHO, UltraCam-D, DMC) работают, в основном, в нескольких полосах видимого и ближнего ИК-диапазона спектра [54].

На базе ИКС с микросканированием, разработанной фирмой AEG Infrarot - Module GmbH (ФРГ), была создана малогабаритная ИС «смотрящего» типа, использующая охлаждаемый до 77 К матричный МПИ на базе КРТ формата 384х288 и работающая в 4-х спектральных поддиапазонах (каналах), внутри средневолнового (3…5 мкм) и длинноволнового (8…12 мкм) ИК-диапазонов спектра [29]. Четыре спектральных поддиапазона формируются фильтрами, закрепленными на вращающемся диске. С помощью электронного блока вращение диска с фильтрами (с частотой 25 Гц) синхронизировано с системой считывания сигналов с МПИ. Частота смены кадров, формируемых в 4-х спектральных поддиапазонах составляет 100 Гц. Конструкция системы позволяет менять фильтры, а также использовать вместо них плоскопараллельные пластины, обеспечивающие микросканирование изображения при работе в одном спектральном диапазоне.

В системе предусмотрена электронная коррекция неоднородности пикселов МПИ, работающих в реальном масштабе времени автономно в каждом спектральном канале, а также ряд функций обработки снимаемых с МПИ сигналов, например, вычитание изображений, получаемых в различных цветах (спектральных поддиапазонах), что позволяет с успехом использовать ее в ряде военных и гражданских применений, таких как обнаружение пламени ракетных двигателей, обнаружение замаскированных целей, контроль загрязнений окружающей среды, химический анализ и др.

Электронный блок позволяет выводить четыре изображения в различных поддиапазонах на единый экран системы отображения, разделенный на четыре части, объединять эти изображения или получать полноформатное изображение в одном «цвете». При этом возможно изменять время накопления сигналов, получаемых в различных спектральных каналах, а также вводить различные коэффициенты коррекции неоднородностей одного итог же МПИ для каждого из 4-х спектральных каналов, поскольку чувствительность приемников различна для ник. Параллельно видеовыходу может включаться цифровой интерфейс для записи сигналов после коррекции в диапазоне 14 бит.

Для получения изображений на экране обычного компьютерного монитора типа VGA или монитора системы PAL/NTSC с динамическим диапазонов яркости 8 бит между выходом модуля обработки сигналов и входом монитора используется нелинейная обработка сигналов типа гамма-коррекции.

Лабораторный образец системы имел эквивалентную шуму разность температур Тп = 18 мК в спектральном диапазоне 3,4…5,0 мкм (150 мК в диапазоне 3,4…4,0 мкм; 121 мК в диапазоне 4,0…4,3 мкм и 27 мК в диапазоне 4,4…5,0 мкм) при диафрагменном числе объектива К = 2, и времен накопления сигнала в схеме считывания 2 мс. Потребляемое питание - 2 В постоянного тока; потребляемая мощность - 120 Вт (с системой охлаждения МПИ типа «Сплит-Стирлинг»). Время выхода на рабочий режим - менее 10 мин (обусловлено системой охлаждения).

Система построена по модульному принципу и содержит 5 блоков:

- модуль приемника (фотоприемное устройство с управляющей и контрольной электроникой);

- модуль обработки электронных изображений и вывода их на систему или на цифровой выход;

- четырехсегментный диск с фильтрами и контрольной электроникой;

- блок питания (входное напряжение - 12 В постоянного тока);

- объектив с К = 2 и фокусным расстоянием 100 мм.

Для получения спектральных отношений аналогично трехцветовой модели в видимом диапазоне (синий, зеленый и красный цвета) предлагается использовать три спектральных канала (3,4…4,0; 4,0…4,3 и 4,4…5,0 мкм), а четвертый канал использовать для калибровки (градуировки уровней серого), применяя в одном из спектров диска сегмент с антиотражающим покрытием. Границы пропускания фильтров (на уровне 50%) обеспечиваются следующим образом: 3,4 мкм - с помощью охлаждаемого фильтра; 5,0 - за счет спектральной характеристики приемника, а остальные - с помощью режекторных оптических фильтров.

Разработанная система предназначена для создания баз данных многоспектральных (многодиапазонных) изображений, а также для уточнения требований к многодиапазонным ОЭС, активно развиваемым в настоящее время.

Аналогичные системы со сменными вращающимися фильтрами предлагаются для измерения абсолютных температур серых излучателей, в частности, температур пламени и истекающих газов ракетных и авиационных двигателей, обнаружения и идентификации последних [126]. Первая (камера CMT 384 M) имеет формат КРТ-МПИ 384х288 при размерах пиксела 24 мкм и работает в диапазоне 1,5…5,0 мкм. Вторая (камера CMT 256 MHS) имеет формат приемника 256х256, размеры пикселов 40 мкм и работает диапазоне 3,4…5,0 мкм. Частоты кадров достигают 150 Гц (у CMT 384 M) и 880 Гц (у CMT 256 MHS). Времена накопления зарядов в CMT 384 M изменяются от 0,5 до 2,5 мс, а соответствующие им эквивалентные шуму разности температур изменяются от 28 до 13 мК. Для камеры CMT 256 MHS значения этих параметров составляют 0,2 и 1,0 мс и 22…10 мК при частоте кадров 880 Гц, а при уменьшенной вдвое частоте вращения обоймы с фильтрами, т.е. при частоте кадров 440 Гц, они лежат в диапазонах 0,4…1,0 мс и 16…10 мК. В камере CMT 384 M используется объектив с диафрагменным числом К=1,5; в CMT 256 MHS - с К=2.

Использование двух и трех полос спектра излучения наблюдаемого объекта (серого тела) в средневолновом и особенно в длинноволновом (8…14 мкм) ИК-диапазонах, где доля отраженного и рассеянного аэрозолем солнечного излучения мала, по сравнению с собственным излучением многих естественных излучателей, позволяет определять реальную температуру объекта без необходимости учитывать его излучательную способность [62,69,156]. Измерение относительных значений сигналов, получаемых в отдельных спектральных диапазонах (полосах), объясняет отсутствие систем коррекции неоднородности чувствительности отдельных пикселов МПИ в ряде МОЭС, используемых для таких измерений.

Европейское Космическое Агенство (European Space Agency - ESA) разрабатывает программу Living Planet Earth, в соответствии с которой создается комплекс SPECTRA, состоящий из «гиперспектрального» видеоспектрометра и двухдиапазонной тепловизионной системы и предназначенный для наблюдения за земной поверхностью (растительностью и изменением климата из-за деятельности человека) [152]. Видеоспектрометр состоит из коллимирующей оптической системы, направляющей излучение на дихроичный спектроделитель, с помощью которого формируются два спектральных канала: видимый и ближний ИК (0,38…1,0 мкм) и ближний и средний ИК (0,93…2,5 мкм). В каждом канале установлена своя диспергирующая призма. Многоэлементный приемник формата 1000х256 с периодом пикселов 30 мкм построен на базе КРТ-структуры,, охлаждаемой до 200 К с помощью пассивной системы охлаждения. Спектральное разрешение составляет 10…15 нм, максимальная частота выходного сигнала - 4 МГц при числе выходов 4…8.

В табл.7 приведены параметры трех МОЭС с матричными МПИ, разработанными и разрабатываемыми компанией BAE SYSTEMS. Эти системы предназначены для дистанционного зондирования земной атмосферы в длинноволновом ИК-диапазоне с борта космических летательных аппаратов (КЛА). В качестве приемников излучения в них используются КРТ-фотодиоды, обладающие хорошей линейностью энергетических характеристик, что особенно важно для Фурье-видеоспектрометров. Совершенствование технологии изготовления КРТ-фотодиодов на подложках из CdZnTe позволило сдвинуть граничную длину волн их спектральной характеристики в область свыше 15 мкм.

Таблица 7. Параметры некоторых МОЭС с МПИ на базе КРТ, устанавливаемых на космических летательных аппаратах (КЛА) [122]

Видеоспектрометр GIFTS (Geosynchronous Imaging Fourier Transform Spectrometer), используемый для дистанционного зондирования с борта космического летательного аппарата (КЛА), работает в средневолновом (4,4…6,1 мкм) и длинноволновом (8,85…14,6 мкм) ИК-диапазонах [141]. Приемниками излучения служат МПИ формата 128 х 128 с шагом пикселов 60 мкм, созданные на базе тройного соединения КРТ, охлаждаемого до 60 К. В средневолновом ИК-диапазоне время кадров составляет 672 мкс, а число выборок данных равно 32 •106 в секунду. Во избежание насыщения ячеек накопления в длинноволновом диапазоне число выборок увеличено до 128 •106 в секунду, а среднее время кадра уменьшено до 167,5 мкс.

Динамический диапазон сигналов на выходе ФПУ превышает 13 бит, а суммарная мощность рассеивания несколько меньше 600 Вт. При работе в длинноволновом ИК-диапазоне для вывода информации с ФПУ используются 16 выходов, каждый из которых обеспечивает скорость выборок в 8•106 в секунду. Для работы в средневолновом ИК-диапазоне с меньшим временем кадра используются только четыре выхода с частотой 8 МГц.