Телевизионная съемка

 

Телевизионная съемка ведется телевизионными камерами в оптическом диапазоне электромагнитного спектра (0,4-1,1 мкм). Сущность телевизионной съемки заключается в том, что оптическое изображение местности преобразуется в электрический видеосигнал. Телевизионные приемники относятся к оптико-электронным системам дистанционного зондирования. Телевизионные камеры состоят из объектива, фокусирующего изображение на светочувствительную поверхность, электронно-лучевой трубки, блоков считывания информации и формирования сигналов для трансляции на наземные приемные пункты. Основной составной частью телевизионной камеры является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), которая и является приемником электромагнитного излучения.

Принципиальное отличие телевизионной камеры от фотоаппарата заключается в том, что оптическое изображение местности через объектив проектируется не на фотопленку, а на светочувствительный экран, на котором формируется электронное изображение, которое преобразуется в электрический видеосигнал. Кроме того, ресурс элементов оптико-электронной регистрации на много больше, чем возможный запас фотопленки на борту носителя, а значит, спутник с телевизионной системой может годами функционировать на орбите и оперативно постоянно передавать информацию на наземные приемные станции.

К достоинствам оптико-электронных приемников следует отнести то, что они обладают гораздо большей чувствительностью, чем фотоматериалы, что важно при съемке в условиях малой освещенности невысокой отражательной способностью объектов местности. Однако они имеют значительно меньшую разрешающую способность, чем фотопленка, а также имеют значительные геометрические искажения.

В телевизионных камерах используются два вида передающих телевизионных трубок – диссекторные и видиконовые. Первые телевизионные камеры оснащены широкоугольным объективом, что позволяет фиксировать в пределах кадра значительные территории. В качестве светочувствительного элемента в этих трубках используется фотокатод, работа которого основана на внешнем фотоэффекте. Фотокатод диссектора, на который проектируется опти­ческое изображение, испускает электроны с плотностью, пропор­циональной освещенности. Так создается электронное изображе­ние, элементарные участки (элементы) которого с помощью откло­няющей системы последовательно подводятся к входному отверстию-фотоэлектронного умножителя, вырабатывающего электрический видеооигаал. В результате развертки двумерное изображение, пре образованное в одномерную функцию изменения напряжения во времени, можно передать по одному каналу связи.

 

Рис. 19. Передающие телевизионные трубки

 

Эти телевизионные камеры используются для глобальных съемок с геостационарных спутников. Впервые такая камера была установлена на спутнике «Молния-1». Недостатком таких телевизионных камер является невысокая разрешающая способность при широком угле зрения и громоздкость аппаратуры. Более широкое применение при дистанционном зондировании получили телевизионные камеры с видиконовыми передающими трубками, где в качестве светочувствительного экрана используется полупроводниковый фотоэлемент, работа которого основана на внутреннем фотоэффекте.

На плоскую поверхность прозрачного в требуемом спектральном интервале баллона трубки напыляется тончайшая пленка металла — сиг­нальный электрод, на которую наносится слой полупроводника (фотосопротивление). Если спроектировать изображение на свето­чувствительную мишень, то отдельные ее участки вследствие внут­реннего фотоэффекта изменят электрическое сопротивление обрат­но пропорционально их освещенности. В результате оптическое' изображение создает на светочувствительной мишени электриче­ское изображение (потенциальный рельеф) из положительных за­рядов. Видеосигнал формируется на сигнальном электроде в про­цессе разряда мишени электронным лучом, быстро обегающим всю мишень. Движение луча по мишени обеспечивает отклоняю­щая система трубки, а образование узкого луча — фокусирующая. Чем меньше диаметр луча и, следовательно, больше строк скани­рования, тем более мелкие детали различаются в телевизионном изображении. Современные трубки космических телевизионных систем обеспечивают 500—1000 строк развертки при размерах мишени 0,5—5 см. Высокая чувствительность мишеней с внутрен­ним фотоэффектом, применяемых в видиконе, позволила упростить трубку и уменьшить ее размеры, что очень важно для орбиталь­ной съемки. В видиконе, в отличие от диссектора, электрическое изображение в виде зарядов образуется (накапливается) в тече­ние (всего времени между очередными циклами считывания потен­циального рельефа электронным лучом. Этот принцип повышает эффективность работы трубки и позволяет формировать телеви­зионное изображение в виде отдельных кадров.

В этих камерах наряду с высококачественными ЭЛТ используются узкоугольные длиннофокусные объективы, что позволило значительно повысить разрешающую способность снимков в 5-6 раз по сравнению с первыми снимками с ИСЗ типа «Метеор-Природа». Кроме того в видиконе в отличие от диссектора, электрическое изображение в виде зарядов образуется в течение всего времени между очередными циклами считывания потенциального рельефа на светочувствительном экране электронным лучом, что позволяет формировать телевизионное изображение в виде отдельных кадров.

Телевизионная съемка для метеорологических целей проводилась с советских ИСЗ «Метеор», российского «Ресурс-0», американских «Тайрос» и «Нимбус». Разрешение телевизионных снимков составляет несколько километров (по краям от 6 до 8 км). Эти снимки используются для дешифрирования облачного покрова, составления карт облачности, которые используются для прогноза погоды. Также они используются для изучения снежного покрова в целях гидрологических прогнозов и анализа ледовой обстановки на морях.

Кроме метеорологических целей и исследования земной поверхности телевизионная съемка используется при изучении планет Солнечной системы и их спутников.

Основные достоинства телевизионных съемок - оперативность (получение изображений в реальном или близком к реальному масштабу времени), технологичность в обработке, обеспечение быстрой и многократной повторности съемок одних и тех же территории.