RU2040015C1

RU2040015C1 - Active-pulse night-viewing device

Info

Publication number: RU2040015C1
Authority: RU
Inventors: Александр Асадович Плешков; Владислав Андреевич Прядеин; Альберт Белович Уиц; Геннадий Александрович Бондалетов
Original assignee: Александр Асадович Плешков; Владислав Андреевич Прядеин; Альберт Белович Уиц; Геннадий Александрович Бондалетов
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: navigation facilities. SUBSTANCE: known night-viewing device that has optoelectronic converter with microchannel image intensifier, laser pulse radiator, strobe pulse generator, secondary d.c. high-voltage source, high-resistance voltage divider, and delay unit is provided in addition with low-resistance pulsed voltage divider with (n+2) outputs and (n+2) isolating capacitors, and its optoelectronic converter has n electronic optics focusing electrodes, where n 0.1, N, secondary d.c. high-voltage source has first (positive) and second (negative) high-potential outputs; high-resistance voltage divider has (n+2) outputs. EFFECT: improved design. 7 dwg

Description

Изобретение относится к средствам наблюдения в условиях ограниченной видимости и предназначено для использования в судовождении, горных и поисково-спасательных работах, для целей охраны, охоты, в военном деле. The invention relates to surveillance equipment in conditions of limited visibility and is intended for use in navigation, mining and search and rescue operations, for the purposes of protection, hunting, and military affairs.

Известны активные приборы ночного видения (ПНВ) [1] работающие по принципу облучения местности и расположенных на ней объектов лучами ИК-прожектора и наблюдения их в пассивный ПНВ, в котором для усиления яркости изображения используется электронно-оптический преобразователь (ЭОП), питаемый от вторичного высоковольтного источника постоянного напряжения через высокоомный делитель напряжения, обеспечивающий необходимое распределение потенциалов на электродах ЭОП. Active night-vision devices (NVDs) [1] are known that work on the principle of irradiating the terrain and objects located on it with IR-spotlights and observing them in a passive NVD, in which an electron-optical converter (EOC) is used to enhance the brightness of the image, fed from a secondary high-voltage constant voltage source through a high-resistance voltage divider, providing the necessary potential distribution on the electrodes of the image intensifier tube.

Недостатками активных ПНВ являются высокая чувствительность к локальным световым помехам (яркие вспышки света, свет фар, огней), снижающая дальность наблюдения "обратная" засветка ПНВ излучением ИК-прожектора, рассеянным на неоднородностях атмосферы, большие габариты и масса. The disadvantages of active NVDs are their high sensitivity to local light disturbances (bright flashes of light, headlights, lights), which reduces the viewing range of the “backward” illumination of NVDs by infrared radiation scattered from inhomogeneities of the atmosphere, large dimensions and mass.

Известны также активно-импульсные ПНВ [2] в которых для повышения контраста изображения наблюдаемого объекта и, соответственно, дальности действия ПНВ используется в качестве источника подсветки объекта импульсный лазерный излучатель, а прием изображения производится ЭОП с импульсной модуляцией коэффициента усиления, причем момент включения максимального усиления ЭОП регулируется относительно момента излучения лазерного импульса, что обеспечивает отсечку приема изображения прилегающего к ПНВ участка пространства, рассеяние света в котором дает наибольший вклад в фон, и возможность просматривания участков пространства, находящихся на различных расстояниях от ПНВ. Active-pulsed NVDs are also known [2] in which a pulsed laser emitter is used as an illumination source for the object to increase the image contrast of the observed object and, accordingly, the range of the NVD, and the image is received by an image intensifier tube with pulse modulation of the gain, and the moment of switching on the maximum gain The image intensifier is regulated relative to the moment of emission of the laser pulse, which ensures cut-off of the image reception adjacent to the NVD of the space, light scattering which makes the greatest contribution to the background, and the possibility of browsing space stations located at different distances from the PNV.

Подсветка лазерным излучением обеспечивает высокий коэффициент изображения объектов в условиях низкой освещенности и в абсолютной темноте, управление моментом включения максимального усиления ЭОП позволяет устранить помеху обратного рассеяния излучения подсветки на прилегающем к ПНВ участке атмосферы, а импульсное включение ЭОП резко снижает чувствительность к посторонним ярким фоновым засветкам. Laser illumination provides a high image coefficient of objects in low light conditions and in absolute darkness, control of the moment of switching on the maximum amplification of the image intensifier allows eliminating the backscattering interference of the backlight radiation adjacent to the NVD of the atmosphere, and the pulse switching of the image intensifier sharply reduces the sensitivity to extraneous bright background illumination.

В известном активно-импульсном ПНВ импульсная модуляция коэффициента усиления ЭОП обеспечивается применением ЭОП I-го или II-го (с микроканальным усилителем яркости изображения) поколений с дополнительным управляющим электродом затвором, на который подается импульсное управляющее напряжение с генератора строб-импульса, при этом на остальные электроды ЭОП подается постоянное напряжение с высокоомного делителя напряжения, подключенного к вторичному высоковольтному источнику постоянного напряжения. При подаче на затвор постоянного потенциала ПНВ может работать в пассивном режиме. In the well-known active-pulsed NVD, pulsed modulation of the gain of the image intensifier tube is ensured by the use of an image intensifier tube of the first or second generation (with a microchannel image intensifier) of generations with an additional gate control electrode, to which a pulse control voltage is supplied from a strobe-pulse generator, the remaining electrodes of the image intensifier tube are supplied with a constant voltage from a high-resistance voltage divider connected to a secondary high-voltage source of constant voltage. When applying a constant potential to the gate, the NVD can operate in a passive mode.

В известном активно-импульсном ПНВ с использованием ЭОП с затвором (сеточного или электростатического типа) не обеспечивается 100%-ная глубина модуляции усиления ЭОП (коэффициент ослабления не превышает 1000), что приводит к наличию фона приемника изображения в закрытом состоянии и, следовательно, к снижению обнаружительной способности ПНВ и уменьшению дальности действия (выделяемый полезный сигнал должен по интенсивности превышать суммарный фон приемника в закрытом и открытом состояниях). Наличие остаточного усиления ЭОП в закрытом состоянии не позволяет вести наблюдение в сумерках без принятия специальных мер по диафрагмированию приемной оптики ПНВ или ослаблению светового сигнала с помощью светофильтров во избежание световой перегрузки или выхода из строя ЭОП, что требует введения в комплект ПНВ дополнительных элементов. И, наконец, в известном активно-импульсном ПНВ с модуляцией усиления ЭОП по затвору нельзя применить ЭОП более высоких поколений, поскольку введение дополнительного электрода затвора в такой ЭОП вступает в противоречие с малыми (доли миллиметра) размерами камеры переноса изображения или с технологией изготовления ЭОП с улучшенным (поколение 2) или полупроводниковым (поколение 3) фотокатодами. In the well-known active-pulse NVD using an image intensifier tube with a shutter (grid or electrostatic type), a 100% depth of modulation depth of the image intensifier tube (attenuation coefficient does not exceed 1000) is not provided, which leads to the presence of the background of the image receiver in the closed state and, therefore, reducing the detection ability of NVDs and reducing the range of action (the emitted useful signal should exceed the total background of the receiver in closed and open states in intensity). The presence of residual amplification of the image intensifier tubes in the closed state does not allow observation at dusk without taking special measures to diaphragm the receiving NVD optics or attenuating the light signal with the help of light filters in order to avoid light overload or failure of the image intensifier tube, which requires the introduction of additional elements in the NVD set. And, finally, in the well-known active-pulse NVD with modulation of the gain of the image intensifier tubes on the shutter, it is impossible to use higher-generation image intensifiers, since the introduction of an additional gate electrode in such an image intensifier conflicts with the small (fractions of a millimeter) size of the image transfer chamber or with the technology of manufacturing image intensifier tubes with improved (generation 2) or semiconductor (generation 3) photocathodes.

Целью изобретения является повышение дальности действия активно-импульсного ПНВ при одновременном уменьшении массы и габаритов. The aim of the invention is to increase the range of active-pulse NVD while reducing weight and dimensions.

Цель достигается за счет того, что в известном активно-импульсном ПНВ [2] содержащем электронно-оптический преобразователь с микроканальным усилителем яркости изображения, импульсный лазерный излучатель, генератор накачки лазерного излучателя, генератор строб-импульса, вторичный высоковольтный источник постоянного напряжения, высокоомный делитель напряжения, подключенный к электродам ЭОП, и устройство временной задержки, включенное между генератором накачки и генератором строб-импульса, ЭОП выполнен с n фокусирующими электродами входной электронной оптики, где n 0, 1, 2,N, вторичный высоковольтный источник постоянного напряжения выполнен с первым, положительным, и вторым, отрицательным, высокопотенциальными выходами, высокоомный делитель напряжения выполнен с n + 2 выходами, в ПНВ дополнительно введены низкоомный импульсный делитель напряжения, выполненный с n + 2 выходами, и n + 2 разделительных конденсатора, причем первый высокопотенциальный выход вторичного высоковольтного источника постоянного напряжения подключен к экрану ЭОП, второй высокопотенциальный выход подключен к выходу микроканального усилителя, входу высокоомного делителя напряжения и к первой обкладке первого разделительного конденсатора, первый выход высокоомного делителя напряжения подключен к входу микроканального усилителя и к первой обкладке второго разделительного конденсатора, n+1-й выход высокоомного делителя напряжения подключен к n-му фокусирующему электроду и к первой обкладке n+2-го разделительного конденсатора, вход низкоомного импульсного делителя напряжения подключен к выходу генератора строб-импульса и к второй обкладке первого разделительного конденсатора, первый выход низкоомного импульсного делителя напряжения подключен к второй обкладке второго разделительного конденсатора, n+1-й выход низкоомного импульсного делителя напряжения подключен к второй обкладке n+2-го разделительного конденсатора, а n+2-е выходы высокоомного и низкоомного импульсного делителей напряжения объединены и подключены к фотокатоду ЭОП. The goal is achieved due to the fact that in the known active-pulse NVD [2] containing an electron-optical converter with a microchannel image intensifier, a pulsed laser emitter, a laser emitter pump, a strobe pulse generator, a secondary high-voltage constant voltage source, and a high-resistance voltage divider connected to the electrodes of the image intensifier tube and a time delay device connected between the pump generator and the strobe pulse generator, the image intensifier tube is made with n focusing electrodes in the bottom of the electronic optics, where n 0, 1, 2, N, the secondary high-voltage source of constant voltage is made with the first, positive, and second, negative, high-potential outputs, the high-resistance voltage divider is made with n + 2 outputs, a low-resistance pulse divider is additionally introduced into the NVD voltage, made with n + 2 outputs, and n + 2 isolation capacitors, the first high-potential output of the secondary high-voltage constant voltage source connected to the screen of the image intensifier tube, the second high-potential output It is suitable for the output of a microchannel amplifier, the input of a high-resistance voltage divider and for the first lining of the first isolation capacitor, the first output of the high-resistance voltage divider is connected to the input of the microchannel amplifier and for the first lining of the second isolation capacitor, the n + 1st output of the high-resistance voltage divider is connected to the nth to the focusing electrode and to the first lining of the n + 2nd isolation capacitor, the input of the low-resistance pulse voltage divider is connected to the output of the strobe pulse generator and to the second circuit In the first isolation capacitor, the first output of the low-impulse voltage divider is connected to the second plate of the second isolation capacitor, the n + 1st output of the low-impulse voltage divider is connected to the second plate of the n + 2nd isolation capacitor, and the n + 2 outputs of the high-resistance low impedance pulse voltage dividers are combined and connected to the photocathode of the image intensifier tube.

Применение в данном активно-импульсном ПНВ ЭОП с микроканальным усилителем яркости изображения со схемой питания, в которой межэлектродный промежуток выход микроканального усилителя экран находится под постоянным напряжением, а модуляция усиления ЭОП производится подачей импульсного напряжения на межэлектродный промежуток фотокатод выход микроканального усилителя с низкоомного импульсного делителя напряжения, являющегося нагрузкой генератора строб-импульса, позволяет добиться практически 100%-ной глубины модуляции усиления ЭОП, т.е. отсутствия обусловленного влиянием внешней засветки фона приемника изображения в закрытом состоянии, при сохранении разрешающей способности по полю зрения приемника, соответствующей включению ЭОП с микроканальным усилителем в пассивном, статическом режиме, за счет формирования на низкоомном импульсном делителе модулирующего строб-импульса с высокой крутизной фронта и выбора за счет коэффициента деления, необходимого для конкретной конструкции ЭОП распределения потенциалов на его электродах. The use in this active-pulsed NVD EOP with a microchannel image brightness amplifier with a power circuit in which the interelectrode gap the output of the microchannel amplifier the screen is under constant voltage, and the amplification of the EOP is performed by applying a pulse voltage to the interelectrode gap the photocathode output of the microchannel amplifier with a low-impulse voltage divider , which is the load of the strobe-pulse generator, allows to achieve almost 100% depth of modulation of the amplification of the image intensifier tube, t .e. the absence of the image receiver in the closed state due to the influence of external illumination of the background, while maintaining the resolution over the field of view of the receiver, which corresponds to switching on the image intensifier tube with a microchannel amplifier in a passive, static mode, due to the formation of a modulating strobe pulse with a high edge steepness on a low-resistance pulse divider due to the division coefficient necessary for the specific design of the image intensifier potential distribution at its electrodes.

Таким образом, данный активно-импульсный ЭОП позволяет повысить дальность действия по сравнению с известным активно-импульсным ПНВ и при этом снизить габариты и массу конструкции за счет применения малогабаритных ЭОП II-го и более высоких поколений без специального электронного затвора. Thus, this active-pulse EOP allows to increase the range in comparison with the known active-pulse NVD and at the same time reduce the dimensions and weight of the structure due to the use of small-sized image intensifiers of the second and higher generations without a special electronic shutter.

Практически 100% -ная глубина модуляции усиления ЭОП в данном ПНВ обеспечивает возможность наблюдения в сумерках без применения диафрагм и светофильтров, так как необходимое ослабление падающего светового потока производится выбором необходимой скважности (частоты повторения) строб-импульсов. Almost 100% depth of modulation of the amplification of the image intensifier tubes in this NVD makes it possible to observe at dusk without the use of diaphragms and filters, since the necessary attenuation of the incident light flux is made by choosing the necessary duty cycle (repetition frequency) of strobe pulses.

Выполнение вторичного высоковольтного источника постоянного напряжения высокопотенциальным обеспечивает постоянно высоковольтное питание межэлектродного промежутка ЭОП экран-выход микроканального усилителя и возможность подачи постоянного напряжения через высокоомный делитель на промежуток ЭОП выход микроканального усилителя фотокатод в случае, когда отключен генератор строб-импульса, т.е. позволяет обеспечить работу данного активно-импульсного ПНВ и в пассивном режиме. The implementation of a secondary high-voltage constant-voltage source with high potential provides constant high-voltage power to the interelectrode gap of the screen-output microchannel amplifier and the possibility of applying a constant voltage through the high-impedance divider to the image intensifier gap of the microchannel photocathode amplifier when the strobe pulse generator is turned off, i.e. allows you to ensure the operation of this active-pulse NVD in the passive mode.

В данном активно-импульсном ПНВ могут использоваться ЭОП с входной камерой параллельного переноса изображения и ЭОП с входной фокусирующей электронной оптикой, которая может обеспечить электронное увеличение изображения и за счет этого повысить обнаружительную способность ПНВ без увеличения габаритов приемной оптики. При этом модуляция усиления ЭОП с электронной оптикой производится распределением импульсного потенциала и по фокусирующим электродам электронной оптики. In this active-pulse NVD, image intensifier tubes with an input parallel image transfer camera and image intensifier tubes with input focusing electronic optics can be used, which can provide electronic image magnification and thereby increase the detectability of the NVD without increasing the size of the receiving optics. In this case, the amplification of the image intensifier tubes with electronic optics is performed by the distribution of the pulse potential over the focusing electrodes of electronic optics.

В настоящее время известны лишь активно-импульсные ПНВ с лазерной подсветкой на основе ЭОП первого (без микроканального усилителя) и второго (с микроканальным усилителем) поколения с модуляцией усиления по затвору или фотокатоду, что подтверждает новизну предлагаемого активно-импульсного ПНВ. При этом изобретательский уровень предлагаемого активно-импульсного ПНВ вытекает из неочевидной схемы управления модуляцией усиления ЭОП, в которой при достаточно малых (не более 2 кВ) управляющих напряжениях строб-импульса, подаваемых на межэлектродный промежуток фотокатод-выход микроканального усилителя, обеспечивается практически 100%-ная глубина модуляции усиления ЭОП. Currently, only active-pulsed NVDs with laser illumination are known based on the image intensifier tubes of the first (without a microchannel amplifier) and second (with a microchannel amplifier) generation with gate or photo-cathode gain modulation, which confirms the novelty of the proposed active-pulsed NVD. At the same time, the inventive step of the proposed active-pulse NVD follows from a non-obvious control circuit for amplification of the image intensifier tube, in which at sufficiently small (not more than 2 kV) control voltage of the strobe pulse supplied to the interelectrode gap of the photocathode-output of the microchannel amplifier, almost 100% is provided - depth of modulation of the amplification of the image intensifier tube.

На фиг.1 приведена структурная схема данного активно-импульсного ПНВ; на фиг. 2 электрическая схема, иллюстрирующая исполнение и соединение высокоомного и низкоомного делителей напряжения. Figure 1 shows the structural diagram of this active-pulse NVD; in FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the design and connection of high-resistance and low-resistance voltage dividers.

ПНВ содержит электронно-оптический преобразователь 1, вторичный высоковольтный источник 2 постоянного напряжения, высокоомный делитель 3 напряжения, генератор 4 строб-импульса, низкоомный импульсный делитель 5 напряжения, импульсный лазерный излучатель 6, генератор 7 накачки лазерного излучателя, устройство 8 временной задержки и группу разделительных конденсаторов 9. The NVD contains an electron-optical converter 1, a secondary high-voltage source of constant voltage 2, a high-resistance voltage divider 3, a strobe pulse generator 4, a low-resistance pulse voltage divider 5, a pulsed laser emitter 6, a laser emitter pump 7, a time delay device 8, and a separation group capacitors 9.

ЭОП 1 имеет фотокатод 10, оптически сопряженный с приемным объективом 11, микроканальный усилитель 12 яркости изображения с входом 13 и выходом 14 и экран 15, оптически сопряженный с окуляром 16. ЭОП имеет фокусирующую электронную оптику с фокусирующими электродами 17, при этом в общем случае количество фокусирующих электродов равно n, где n 0, 1, 2,N (n 0 соответствует ЭОП с входной камерой параллельного переноса изображения). The image intensifier tube 1 has a photocathode 10, which is optically coupled to the receiving lens 11, a microchannel image intensifier 12 with an input 13 and output 14, and a screen 15, which is optically coupled to the eyepiece 16. The image intensifier tube has a focusing electron optics with focusing electrodes 17, and in general, the number focusing electrodes is equal to n, where n 0, 1, 2, N (n 0 corresponds to the image intensifier tube with an input camera of parallel image transfer).

Вторичный высоковольтный источник 2 постоянного напряжения имеет положительный высокопотенциальный выход 18, подключенный к экрану 15 ЭОП 1, и отрицательный высокопотенциальный выход 19, подключенный к выходу 14 микроканального усилителя 12, к входу высокоомного делителя 3 напряжения и к первой обкладке первого разделительного конденсатора из группы конденсаторов 9. The secondary high-voltage source of direct voltage 2 has a positive high-potential output 18 connected to the screen 15 of the image intensifier tube 1, and a negative high-potential output 19 connected to the output 14 of the microchannel amplifier 12, to the input of the high-resistance voltage divider 3 and to the first lining of the first isolation capacitor from the group of capacitors 9 .

Высокомный делитель 3 напряжения и низкоомный импульсный делитель 5 напряжения выполнены с n+2 выходами (n 0, 1, 2,N), количество разделительных конденсаторов 9 равно n+2, при этом первый выход высокоомного делителя 3 напряжения подключен к входу 13 микроканального усилителя 12 и к первой обкладке второго разделительного конденсатора из группы конденсаторов 9, n+1-й выход высокоомного делителя 3 напряжения подключен к n-му фокусирующему электроду 17 и к первой обкладке n+2-го разделительного конденсатора из группы конденсаторов 9, вход низкоомного импульсного делителя 5 напряжения подключен к выходу генератора 4 строб-импульса и второй обкладке первого разделительного конденсатора из группы конденсаторов 9, первый выход низкоомного импульсного делителя 5 напряжения подключен к второй обкладке второго разделительного конденсатора из группы конденсаторов 9, n+1-й выход низкоомного импульсного делителя 5 напряжения подключен к второй обкладке n+2-го разделительного конденсатора из группы конденсаторов 9, а n+2-е выходы высокоомного 3 и низкоомного импульсного 5 делителей напряжения объединены и подключены к фотокатоду 10. The high voltage divider 3 and the low impulse pulse voltage divider 5 are made with n + 2 outputs (n 0, 1, 2, N), the number of isolation capacitors 9 is n + 2, while the first output of the high impedance voltage divider 3 is connected to the input 13 of the microchannel amplifier 12 and to the first lining of the second isolation capacitor from the group of capacitors 9, the n + 1st output of the high-resistance voltage divider 3 is connected to the nth focusing electrode 17 and to the first lining of the n + 2nd isolation capacitor from the group of capacitors 9, the input of the low-impulse impulse a full voltage divider 5 is connected to the output of the strobe pulse generator 4 and the second lining of the first isolation capacitor from the group of capacitors 9, the first output of the low impedance pulse divider 5 is connected to the second lining of the second isolation capacitor from the group of capacitors 9, n + the 1st output of the low impedance the voltage divider 5 is connected to the second plate of the n + 2nd isolation capacitor from the group of capacitors 9, and the n + 2nd outputs of the high ohmic 3 and low ohmic pulse 5 voltage dividers are combined s and connected to the photocathode 10.

Импульсный лазерный излучатель 6 оптически сопряжен с передающим объективом 20 и подключен к первому выходу генератора 7 накачки. Устройство 8 временной задержки подключено к второму выходу генератора 7 накачки и к входу генератора 4 строб-импульса. The pulsed laser emitter 6 is optically coupled to the transmitting lens 20 and connected to the first output of the pump generator 7. The time delay device 8 is connected to the second output of the pump generator 7 and to the input of the strobe pulse generator 4.

Высокоомный делитель 3 напряжения образован высокоомными резисторами R₁, R₂. R_n+2, где n 0,1,2,N (n количество фокусирующих электродов входной электронной оптики). Низкоомный импульсный делитель 5 напряжения образован сопротивлениями Z₁, Z₂.Z_n+2, которые в общем случае могут быть комплексными, а их количество совпадает с количеством резисторов высокоомного делителя 3. Разделительные конденсаторы С₁, С₂.C_n+2 включены между входами и 1.(n+1) выходами делителей 3 и 5.High-resistance voltage divider 3 is formed by high-resistance resistors R ₁ , R ₂ . R _{n + 2} , where n 0,1,2, N (n is the number of focusing electrodes of the input electronic optics). The low-impulse pulse voltage divider 5 is formed by the resistances Z ₁ , Z ₂ .Z _{n + 2} , which in the general case can be complex, and their number coincides with the number of resistors of the high-impedance divider 3. Separating capacitors C ₁ , C ₂ .C _{n + 2} are included between inputs and 1. (n + 1) outputs of dividers 3 and 5.

Активно-импульсный ПНВ работает следующим образом. Active-pulse NVD works as follows.

Активно-импульсный режим работы. Active-pulse operation.

При подаче первичного питания генератор 7 накачки осуществляет импульсное питание лазерного излучателя 6, который генерирует частотную последовательность импульсов излучения, направляемых через формирующую оптику передающего объектива 20 на наблюдаемый объект. Лазерное излучение, отраженное от наблюдаемого объекта, принимается приемным объективом 11, который формирует изображение в плоскости фотокатода 10. When primary power is supplied, the pump generator 7 provides pulsed power to the laser emitter 6, which generates a frequency sequence of radiation pulses directed through the forming optics of the transmitting lens 20 to the observed object. Laser radiation reflected from the observed object is received by the receiving lens 11, which forms an image in the plane of the photocathode 10.

Питание ЭОП 1 осуществляется постоянным напряжением, поступающим с положительного 18 и отрицательного 19 высокопотенциальных выходов на межэлектродный промежуток экран 15 выход 14 микроканального усилителя, и импульсным напряжением, которое формируется на низкоомном импульсном делителе 5 напряжения, служащем нагрузкой генератора 4 строб-импульса, и передается через разделительные конденсаторы 9 на выход 14 микроканального усилителя (полное импульсное напряжение), а также на вход 13 микроканального усилителя и на фокусирующие электроды 17 (доля импульсного напряжения, пропорциональная коэффициенту деления). The power supply of the image intensifier tube 1 is carried out by a constant voltage coming from the positive 18 and negative 19 high-potential outputs to the interelectrode gap screen 15 output 14 of the microchannel amplifier, and the pulse voltage, which is formed on the low-resistance pulse voltage divider 5, which serves as the load of the strobe-pulse generator 4, and is transmitted through isolation capacitors 9 to the output 14 of the microchannel amplifier (full pulse voltage), as well as to the input 13 of the microchannel amplifier and to the focusing electrodes 17 (up to For pulse voltage proportional to the division factor).

При отсутствии импульсного напряжения на выходе генератора 4 строб-импульса выход 19 источника 2 имеет нулевой потенциал (под нулевым потенциалом находятся электрод 14 и связанные с ним через высокоомный делитель 3 электроды 13, 17). При этом выход 18 источника 2 и электрод 15 (экран) имеют высокий потенциал (например, U_I). ЭОП 1 в этом случае находится в закрытом состоянии.In the absence of a pulse voltage at the output of the strobe-pulse generator 4, the output 19 of the source 2 has zero potential (the electrode 14 and the electrodes 13, 17 connected to it through the high-resistance divider 3 are at zero potential). In this case, the output 18 of the source 2 and the electrode 15 (screen) have a high potential (for example, U _I ). The image intensifier tube 1 is in this case closed.

При появлении на выходе генератора 4 импульса напряжения (например, с амплитудой U₂) импульсное напряжение выполняет функцию вольт-добавки для высокопотенциальных выходов 18, 19 источника 2 и распределение потенциалов на электродах ЭОП 1 имеет вид: 15 U₁ + U₂; 14 U₂; 13 K_I x U₂; 17 K_n+1 x U₂; 10-0, где 1 > K₁ > K_n+1; К₁.K_n+1 коэффициенты деления, обеспечиваемые низкоомным импульсным делителем 5 напряжения.When a voltage pulse appears at the output of the generator 4 (for example, with an amplitude of U ₂ ), the pulse voltage acts as a voltage additive for high-potential outputs 18, 19 of source 2 and the potential distribution on the electrodes of the image intensifier tube 1 has the form: 15 U ₁ + U ₂ ; 14 U ₂ ; 13 K _I x U ₂ ; 17 K _{n + 1} x U ₂ ; 10-0, where 1> K ₁ > K _{n + 1} ; K ₁ .K _{n + 1} division factors provided by the low-impulse pulse voltage divider 5.

Генератор 4 строб-импульса вырабатывает импульсное напряжение через время задержки по отношению к моменту срабатывания генератора 7 накачки лазерного излучателя 6, формируемое устройством 8 временной задержки. Если при этом время задержки соответствует времени прохода импульса лазерного излучения от ПНВ до наблюдаемого объекта и обратно, ЭОП 1 оказывается полностью открытым для приема и усиления излучения, отраженного от объекта и формирующего изображение объекта на фотокатоде 10. Поток фотоэлектронов с фотокатода 10 под действием импульсного напpяжения на низкоомном делителе ускоряется в промежутке между фотокатодом 10 и входом 13 микроканального усилителя 12, умножается при проходе с входа 13 на выход 14 микроканального усилителя и под действием постоянного напряжения высоковольтного высокопотенциального источника 2 ускоряется в промежутке выход 14 микроканального усилителя экран 15, вызывая люминесценцию экрана 15. Усиленное по яркости изображение объекта, сформированное на экране 15, рассматривается визуально через окуляр 16. The strobe pulse generator 4 generates a pulse voltage after a delay time with respect to the moment of operation of the pump generator 7 of the laser emitter 6, generated by the time delay device 8. If the delay time corresponds to the transit time of the laser pulse from the NVD to the observed object and vice versa, the image intensifier tube 1 is completely open to receive and amplify the radiation reflected from the object and form the image of the object on the photocathode 10. The flow of photoelectrons from the photocathode 10 under the influence of the pulse voltage on the low-impedance divider is accelerated in the gap between the photocathode 10 and the input 13 of the microchannel amplifier 12, is multiplied when passing from the input 13 to the output 14 of the microchannel amplifier and under the action The direct voltage of the high voltage high potential source 2 is accelerated in the gap between the output of the 14 microchannel amplifier screen 15, causing the luminescence of the screen 15. The brightness-enhanced image of the object formed on the screen 15 is viewed visually through the eyepiece 16.

Если наблюдаемый объект расположен на фоне других объектов, то при увеличении временной задержки включения генератора 4 строб-импульса до уровня, когда ЭОП 1 принимает излучение, отраженное от этих объектов, и не принимает излучение, отраженное от объекта наблюдения, ПНВ обеспечивает наблюдение объекта в обратном контрасте. If the observed object is located on the background of other objects, then with an increase in the time delay for turning on the strobe-pulse generator 4 to the level when the image intensifier 1 receives radiation reflected from these objects and does not receive radiation reflected from the observed object, the NVD provides observation of the object in the opposite contrast.

Активно-импульсный режим работы обеспечивает наблюдение в условиях низкой естественной освещенности вплоть до абсолютной темноты. Active-pulse mode of operation provides observation in low natural light conditions up to absolute darkness.

Импульсный режим (режим активной диафрагмы). Pulse mode (active diaphragm mode).

В импульсном режиме питание ЭОП 1 осуществляется аналогично активно-импульсному режиму, при этом генератор 7 накачки не производит накачку (питание) лазерного излучателя 6. На фотокатоде 10 формируется изображение объектов, создаваемое естественным фоновым освещением (например, сумеречным солнечным излучением), которое усиливается по яркости в ЭОП 1, при этом световая перегрузка ЭОП устраняется за счет скважности импульсного питания ЭОП (например, при длительности строб-импульса 2 мкс и частоте повторения 500 Гц эквивалентный коэффициент ослабления входного светового сигнала составляет 1000). Импульсный режим обеспечивает наблюдение при достаточно высоких уровнях естественной освещенности, соответствующих периоду смены дня ночью. In the pulsed mode, the power of the image intensifier tube 1 is carried out similarly to the active-pulsed mode, while the pump generator 7 does not pump (power) the laser emitter 6. At the photocathode 10, an image of objects is generated, created by natural background lighting (for example, twilight solar radiation), which is amplified by brightness in the image intensifier tube 1, while the light overload of the image intensifier tube is eliminated due to the duty cycle of the pulse power supply of the image intensifier tube (for example, when the strobe pulse duration is 2 μs and the repetition frequency is 500 Hz, the equivalent coefficient of input light signal is 1000). The pulse mode provides observation at sufficiently high levels of natural light corresponding to the period of the day to night.

Пассивный режим работы. Passive mode of operation.

В пассивном режиме отключены генератор 7 накачки, лазерный излучатель 6, устройство 8 задержки и генератор 4 строб-импульса, а питание ЭОП осуществляется только постоянным напряжением с источника 2, который вырабатывает, кроме постоянного напряжения (например, U₁) для питания межэлектродного промежутка 15-14, постоянное напряжение (например, U2), выполняющее функцию вольт-добавки для высокопотенциальных выходов 18, 19 и обеспечивающее питание межэлектродного промежутка 14-10 через высокоомный делитель 3. Распределение постоянных потенциалов на электродах ЭОП 1 имеет при этом вид:
15 U₁ + U₂; 14 U₂; 13 K_I x U₂; 17 K_n+1 x U₂; 10 0, где 1 > К₁ > K_n+1; K_I.K_n+1 коэффициенты деления, определяемые высокоомным делителем 3 напряжения.In passive mode, the pump generator 7, the laser emitter 6, the delay device 8, and the strobe pulse generator 4 are turned off, and the image intensifier tube is supplied only with constant voltage from a source 2, which produces, in addition to a constant voltage (for example, U ₁ ) for supplying the interelectrode gap 15 -14, constant voltage (for example, U2), which performs the function of a volt-additive for high-potential outputs 18, 19 and provides power to the interelectrode gap 14-10 through a high-resistance divider 3. Distribution of constant potentials on electric In this case, the electrodes of the image intensifier tube 1 have the form:
15 U ₁ + U ₂ ; 14 U ₂ ; 13 K _I x U ₂ ; 17 K _{n + 1} x U ₂ ; 10 0, where 1> K ₁ > K _{n + 1} ; K _I .K _{n + 1} division factors determined by the high-resistance voltage divider 3.

Пассивный режим обеспечивает наблюдение в условиях низкой естественной освещенности (при свете луны, звезд). Passive mode provides observation in low natural light conditions (in the light of the moon, stars).

Данный активно-импульсный ПАВ обеспечивает применение стандартных ЭОП с микроканальным усилителем яркости изображения без встраивания в них специальных устройств модуляции электронного потока при сохранении разрешающей способности, свойственной ЭОП, работающих в статическом пассивном режиме. При этом обеспечивается возможность создания портативного ПНВ с повышенной дальностью наблюдения в классе (в части массогабаритных характеристик) бинокля. This active-pulse surfactant provides the use of standard image intensifiers with a microchannel image intensifier without incorporating special electronic flux modulation devices into them while maintaining the resolution inherent in image intensifiers operating in a static passive mode. At the same time, it is possible to create portable NVD with an increased observation range in the class (in terms of weight and size characteristics) of binoculars.

На фиг.3 показан портативный активно-импульсный ПНВ, созданный с использованием предлагаемого изобретения, массой (без первичного источника питания) 1,7 кг с использованием в качестве источника подсветки импульсного полупроводникового матричного излучателя и электронно-оптического преобразователя поколения 2+. Figure 3 shows a portable active-pulse NVD created using the present invention with a mass (without a primary power source) of 1.7 kg using a pulsed semiconductor matrix emitter and a generation 2+ electron-optical converter as a backlight.

На фиг. 4, 5 представлена фотография объекта на местности (церковь) на удалении 594 м от ПНВ, полученная с экрана ЭОП при наблюдении в активно-импульсном режиме с полем зрения 2х1 град. в прямом (фиг.4) и обратном (фиг.5) контрасте. In FIG. Figures 4 and 5 show a photograph of an object on the ground (church) at a distance of 594 m from the NVD, obtained from the image intensifier screen when observed in an active-pulse mode with a field of view of 2x1 degrees. in direct (figure 4) and reverse (figure 5) contrast.

На фиг.6, 7 представлена фотография группы зданий на удалении 1200 м от ПНВ, полученная с экрана ЭОП в активно-импульсном режиме, при наблюдении ближе расположенного здания в прямом (фиг.6) и обратном (фиг.7) контрасте. Fig.6, 7 presents a photograph of a group of buildings at a distance of 1200 m from the NVD, obtained from the screen of the image intensifier in an active-pulse mode, when observing a closer located building in direct (Fig.6) and reverse (Fig.7) contrast.

Claims

ACTIVE-PULSE NIGHT VISION DEVICE, including an electron-optical converter with a microchannel image intensifier, a pulsed laser emitter, a laser pump, a strobe pulse generator, a secondary high-voltage constant voltage source, a high-resistance voltage divider connected to electrodes of an electron-optical converter, and a device time delay included between the pump generator and the generator, the pulse strobe, characterized in that the electronically the converter is made with n focusing electrodes of the input electronic optics, where n 0,1, N, the secondary high-voltage constant voltage source is made with the first, positive, and second, negative, high-potential outputs, the high-resistance voltage divider is made with n + 2 outputs, and introduced a low-impulse pulse voltage divider, made with n + 2 outputs, and n + 2 isolation capacitors, and the first output of the secondary high-voltage DC voltage source is connected to the screen electronically optical converter, the second output of the secondary high-voltage DC voltage source is connected to the output of the microchannel amplifier, to the input of the high-resistance voltage divider and to the first lining of the first isolation capacitor, the first output of the high-resistance voltage divider is connected to the input of the microchannel amplifier and to the first lining of the second isolation capacitor, (n + 1) the output of the high-resistance voltage divider is connected to the nth focusing electrode and to the first plate of the (n + 2) th separation capacitor ora, the input of the low-resistance switching voltage divider is connected to the output of the pulse strobe generator and the second side of the first isolation capacitor, the first output of the low-resistance switching voltage divider is connected to the second side of the second isolation capacitor, the (n + 1) th output of the low-resistance switching voltage divider is connected to the second side ( n + 2) th isolation capacitor, and (n + 2) e outputs of high-resistance and low-resistance pulse voltage dividers are combined and electronically optically connected to the photocathode th converter.