RU182719U1

RU182719U1 - Бинокль для дневного и ночного наблюдения

Info

Publication number: RU182719U1
Application number: RU2018112199U
Authority: RU
Inventors: Павел Дмитриевич Гиндин; Яков Владимирович Гицилевич; Виктор Генрихович Волков; Владимир Владимирович Карпов
Original assignee: Акционерное общество "Московский завод "САПФИР"
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2018-08-29

Abstract

Полезная модель относится к технике оптических и оптико-электронных приборов, предназначенных для широкого применения в народном хозяйстве в качестве наблюдательного прибора. Заявленный бинокль для дневного и ночного наблюдения характеризуется применением оптических элементов и электронных блоков, позволяющих обеспечить работу бинокля в дневных и ночных условиях при неблагоприятных условиях видения за счет дополнительного введения тепловизионного канала и введения вместо электронно-оптического преобразователя телевизионной камеры. Причем видеосигнал с ее выхода и с выхода фотоприемного устройства тепловизионного канала суммируются во введенном блоке электронной обработки, благодаря чему формируется интегрированное изображение, обеспечивающее наблюдение при неблагоприятных условиях видения. Технический результат - обеспечение работы бинокля при неблагоприятных условиях видения (дымка, туман, дождь, снегопад, пыльная или песчаная буря, задымление, воздействие световых помех и др.). 1ил.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптических и оптико-электронных приборов, предназначенных для широкого применения в народном хозяйстве в качестве наблюдательного прибора.

Известен дневной бинокль по патенту на изобретение RU №2316030 (МПК G02B 23/12, опуб. 27.01.2008 г.), состоящий из двух идентичных оптических каналов. Каждый из них содержит последовательно установленные на оптической оси двухкомпонентный объектив, призменную оборачивающую систему в виде призмы Пехана и окуляр, причем один из каналов содержит также сетку, на которую сфокусирован окуляр. По такой же схеме выполнен бинокль фирмы Carl Zeiss (Германия), модель Carl Zeiss Terrra ED 10×42, https://www.premium-optics.ru/products/binoculars, 2017 г.

Недостатком этих устройств является невозможность работать ночью.

Известен принятый за ближайший аналог бинокль для дневного и ночного наблюдения по патенту на изобретение RU №2581386 (МПК H01J 31/50, G02B 23/12, опуб. 10.10.2015 г.). По той же схеме выполнен бинокль БДН9 для дневного и ночного наблюдения фирмы Фарвижн (РФ) (Бинокль для дневного и ночного наблюдения БДН9. Проспект фирмы Фарвижн, РФ., М., 2017 г.). Бинокль содержит два дневных идентичных канала, каждый из которых состоит из двухкомпонентного объектива, призменной оборачивающей системы в виде призмы Пехана и общей для обоих каналов псевдобинокулярной окулярной системы, а также ночной канал, состоящий их трехкомпонентного объектива этого канала, электронно-оптического преобразователя и общего с дневными каналами псевдобинокулярной окулярной системой, причем первый компонент объектива ночного канала является одновременно первым компонентом объектива дневного канала, а все три компонента объектива ночного канала оптически сопряжены с фотокатодом электроннно-оптического преобразователя с помощью первого плоского откидного и второго плоского зеркала, причем первое откидное плоское зеркало установлено между первым и вторым компонентами объектива дневного канала с возможностью вывода этого зеркала из хода лучей, второе плоское зеркало установлено между вторым и третьим компонентами объектива ночного канала, псевдобинокулярная окулярная система содержит проекционный объектив, сфокусированный на экран электронно-оптического преобразователя и установленный перед зеркальной призмой, сопрягающий проекционный объектив с двумя окулярными каналами, каждый из которых состоит из промежуточного объектива, куб-призмы, ромб-призмы и окуляра, причем в одном из окулярных каналов на выходе ромб-призмы установлена сетка, на которую сфокусирован окуляр этого канала.

Недостатком бинокля является невозможность его работы при неблагоприятных условиях видения (дымка, туман, дождь, снегопад, пыльная или песчаная буря, задымление, воздействие световых помех и др.).

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является обеспечение работы бинокля при неблагоприятных условиях видения (дымка, туман, дождь, снегопад, пыльная или песчаная буря, задымление, воздействие световых помех и др.).

Указанный технический результат достигается за счет применения оптических элементов и электронных блоков, позволяющих обеспечить работу бинокля в дневных и ночных условиях при неблагоприятных условиях видения за счет дополнительного введения тепловизионного канала и введения вместо электронно-оптического преобразователя телевизионной камеры, причем видеосигнал с ее выхода и с выхода фотоприемного устройства тепловизионного канала суммируются во введенном блоке электронной обработки, благодаря чему формируется интегрированное изображение, обеспечивающее наблюдение при неблагоприятных условиях видения.

Бинокль для дневного и ночного наблюдения, содержащий два дневных идентичных канала, каждый из которых состоит из двухкомпонентного объектива, призменной оборачивающей системы в виде призмы Пехана и общей для обоих дневных каналов псевдобинокулярной окулярной системы, а также ночной канал, состоящий из трехкомпонентного объектива этого канала, электронно-оптического преобразователя, и общей с дневными каналами псевдобинокулярной системы, причем первый компонент объектива ночного канала является одновременно первым компонентом объектива дневного канала, а все три компонента объектива ночного канала оптически сопряжены с фотокатодом электронно-оптического преобразователя с помощью первого дихроичного плоского и второго плоского зеркала, причем первое плоское зеркало установлено между первым и вторым компонентом объектива дневного канала с возможностью вывода этого зеркала из хода лучей, второе плоское зеркало установлено между вторым и третьим компонентами объектива ночного канала, псевдобинокулярная окулярная система содержит проекционный объектив, сфокусированный на экран электронно-оптического преобразователя и установленный перед зеркальной призмой, сопрягающий проекционный объектив с двумя окулярными каналами, каждый из которых состоит из промежуточного объектива, куб-призмы, ромб-призмы и окуляра, причем в одном из окулярных каналов на выходе ромб-призмы установлена сетка, на которую сфокусирован окуляр этого канала, отличающийся тем, что первое плоское зеркало выполнено неподвижным и дихроичным, вместо электронно-оптического преобразователя введена телевизионная камера, подключенная через введенный блок электронной обработки к введенному OLED дисплею, на экран которого сфокусирован проекционный объектив псевдобинокулярной окулярной системы, а также дополнительно введен тепловизионный канал, состоящий из инфракрасного трехкомпонентного объектива, первый компонент которого выполнен из оптических материалов, прозрачных в видимой и средней инфракрасной области спектра и являющийся одновременно первым компонентом объектива другого дневного канала, а все три компонента инфракрасного объектива оптически сопряжены с помощью введенных дихроичного третьего плоского зеркала и четвертого плоского зеркала с фоточувствительной площадкой введенного фотоприемного устройства, подключенному ко второму входу блока электронной обработки, причем дихроичное третье плоское зеркало установлено между первым и вторым компонентами объектива другого дневного канала, четвертое плоское зеркало установлено между вторым и третьи компонентами инфракрасного объектива.

Сущность полезной модели поясняется чертежом фиг. 1, на котором изображена схема устройства.

Бинокль содержит два идентичных дневных канала. Каждый из них состоит из двухкомпонентного объектива 1, 2 (3, 4), призменной оборачивающей системы в виде призмы Пехана 5 (6) и общей для обоих каналов псевдобинокулярной окулярной системы 7. Бинокль содержит ночной канал, состоящий из трехкомпонентного объектива этого канала 1, 8, 9, телевизионной (ТВ) камеры 10, подключенной к первому входу блока электронной обработки 11, выход которого подключен к OLED дисплею 12., и общей для дневного и ночного каналов псевдобинокулярной окулярной системой 7. При этом первый компонент 1 объектива ночного канала является одновременно первым компонентом 1 объектива дневного канала. Все три компонента 1, 8, 9 объектива ночного канала оптически сопряжены с матрицей ПЗС ТВ камеры 10 с помощью первого дихроичного плоского зеркала 13 и второго плоского зеркала 14. Первое дихроичное плоское зеркало 13 установлено между первым 1 и вторым 8 компонентами объектива ночного канала. Второе плоское зеркало 14 установлено между вторым 8 и третьим 9 компонентами объектива ночного канала. Псевдобинокулярная окулярная система 7 содержит проекционный объектив 15, сфокусированный на экран OLED дисплея 12 и установленный перед зеркальной призмой 16. Она сопрягает проекционный объектив 15 с двумя окулярными каналами 17, 18, каждый из которых состоит из промежуточного объектива 19, 20, куб-призмы 21, 22, ромб-призмы 23, 24 и окуляра 25, 26. При этом в одном из окулярных каналов 18 на выходе ромб-призмы 24 установлена сетка 27, на которую сфокусирован окуляр 26 канала 18. В бинокле содержится тепловизионный канал. Он содержит трехкомпонентный инфракрасный объектив 3, 28, 29. Его первый компонент 3 является одновременно первым компонентом 3 объектива другого дневного канала. Он выполнен из оптических материалов, прозрачных для видимой и средней инфракрасной области спектра (например, из стекла КРС и оптической керамики ПО-4). Все три компонента инфракрасного объектива 3, 28, 29 оптически сопряжены с помощью третьего дихроичного плоского зеркала 30 и четвертого плоского зеркала 31 с фоточувствительной площадкой фотоприемного устройства (ФПУ) 32, выход которого подключен ко второму входу БЭО 11.

Первое дихроичное плоское зеркало 13 имеет дихроичное покрытие, пропускающее в видимой области спектра 0,38-0,78 мкм (рабочая область спектра дневных каналов бинокля) и отражающее в области спектра 0,8-1,1 мкм (рабочая область спектра ночного канала бинокля).

Третье дихроичное плоское зеркало 30 имеет дихроичное покрытие, пропускающее в видимой области спектра 0,38-0,78 мкм (рабочая область спектра дневных каналов бинокля) и отражающее в области спектра 8-12 мкм (рабочая область спектра тепловизионного канала бинокля).

Свет проходит через первое дихроичное плоское зеркало 13 и отражается от второго плоского зеркала 14.

В ТВ камере 10 используется матрица ПЗС типа NM CCD, имеющая чувствительность до 10^-4 лк. Это соответствует чувствительности лучших образцов электронно-оптических преобразователей.

ФПУ 32 может быть выполнено на основе фокально-плоскостной матрицы микроболометров либо на базе фокально-плоскостной матрицы фотодетекторов соединения кадмий-ртуть-теллур.

Устройство работает следующим образом. При работе в дневных условиях функционируют дневные каналы бинокля. На объекте наблюдения и на окружающем его фоне создается естественная дневная освещенность. Свет, отраженный от объекта и фона, проходит в двухкомпонентный объектив 1, 2 (3, 4), который создает изображение объекта и фона в своей фокальной плоскости. Полученное изображение оборачивается на 180° с помощью призмы Пехана 5 (6) и передается в псевдобинокулярную окулярную систему 7. С помощью куб-призмы 21 (22) и ромб-приизмы 23 (24) изображение передается в фокальную плоскость окуляра 25 (26). Через эти окуляры 25 (26) изображение наблюдается оператором. За счет наличия в фокальной плоскости окуляра 26 сетки 27 ее изображение накладывается на изображение объекта и фона. По делениям шкалы сетки можно определить угловые размеры объекта и грубо определить дальность до него.

При работе в ночных условиях включаются ночной и тепловизионный каналы бинокля. Рассмотрим работу ночного канала. На объекте наблюдения и на окружающем его фоне создается естественная ночная освещенность, благодаря наличию света звезд и Луны. Излучение, отраженное от объекта и окружающего его фона, приходит в трехкомпонентный объектив ночного канала 1, 8, 9, который создает в своей фокальной плоскости изображение объекта и фона. При этом излучение отражается от первого дихроичного плоского зеркала 13 и от второго плоского зеркала 14. Это изображение совпадает с матрицей ПЗС ТВ камеры 10 и преобразуется в ней в видеосигнал, который передается на первый вход блока электронной обработки (БЭО) 11. Одновременно с ночным каналом работает и тепловизионнный канал. Он реагирует на тепловое излучение объекта и фона, которое приходит в трехкомпонентный инфракрасный объектив 2, 28, 29. Объектив создает тепловое изображение объекта и фона на фоточувствительной площадке ФПУ 32. При этом излучение отражается от дихроичного третьего плоского зеркала 30 и от четвертого плоского зеркала 31. ФПУ 32 преобразует тепловое излучение в видеосигнал, который передается на второй вход БЭО 11. БЭО 11 осуществляет микропроцессорную обработку видеосигналов от ночного и тепловизионного каналов в реальном масштабе времени. В результате в БЭО 11 формируется интегрированное изображение, содержащее лучшие информативные признаки изображений ночного и тепловизионного каналов. Эти каналы могут работать и в дневных условиях, в том числе при неблагоприятных условиях видения. При этом ночной канал дополняет тепловизионный, повышая качество изображения в тех условиях, где тепловизионный канал ведет себя хуже. Благодаря этому бинокль может работать при неблагоприятных условиях видения.

С выхода БЭО 11 видеосигнал передается в OLED дисплей 12, на экране которого наблюдается изображение. На этот экран сфокусирован проекционный объектив 15, который передает изображение с помощью зеркальной призмы 16 в окулярные каналы 17 и 18 псевдобинокулярной окулярной системы 7. Зеркальная призма 16 сопрягает изображение с выхода проекционного объектива 15 с промежуточным объективом 19 (20), который создает изображение, передаваемое через куб-призму 21 (22) и ромб-призму 23 (24) в фокальную плоскость окуляра 25 (26). При этом через окуляр 26 наблюдается также и сетка 27.

В настоящее время разработана конструкция предложенного бинокля и успешно проведены испытания его макета.

Таким образом, предложенная полезная модель обеспечивает наблюдение днем и ночью при неблагоприятных условиях видения (дымка, туман, дождь, снегопад, пыльная или песчаная буря, задымление, воздействие световых помех и др.).

Claims

Бинокль для дневного и ночного наблюдения, содержащий два дневных идентичных канала, каждый из которых состоит из двухкомпонентного объектива, призменной оборачивающей системы в виде призмы Пехана и общей для обоих дневных каналов псевдобинокулярной окулярной системы, а также ночной канал, состоящий из трехкомпонентного объектива этого канала, электронно-оптического преобразователя и общей с дневными каналами псевдобинокулярной системы, причем первый компонент объектива ночного канала является одновременно первым компонентом объектива дневного канала, а все три компонента объектива ночного канала оптически сопряжены с фотокатодом электронно-оптического преобразователя с помощью первого плоского дихроичного и второго плоского зеркала, причем первое плоское зеркало установлено между первым и вторым компонентом объектива дневного канала с возможностью вывода этого зеркала из хода лучей, второе плоское зеркало установлено между вторым и третьим компонентами объектива ночного канала, псевдобинокулярная окулярная система содержит проекционный объектив, сфокусированный на экран электронно-оптического преобразователя и установленный перед зеркальной призмой, сопрягающий проекционный объектив с двумя окулярными каналами, каждый из которых состоит из промежуточного объектива, куб-призмы, ромб-призмы и окуляра, причем в одном из окулярных каналов на выходе ромб-призмы установлена сетка, на которую сфокусирован окуляр этого канала, отличающийся тем, что первое плоское зеркало выполнено неподвижным и дихроичным, вместо электронно-оптического преобразователя введена телевизионная камера, подключенная через введенный блок электронной обработки к введенному OLED дисплею, на экран которого сфокусирован проекционный объектив псевдобинокулярной окулярной системы, а также дополнительно введен тепловизионный канал, состоящий из инфракрасного трехкомпонентного объектива, первый компонент которого выполнен из оптических материалов, прозрачных в видимой и средней инфракрасной области спектра и являющийся одновременно первым компонентом объектива другого дневного канала, а все три компонента инфракрасного объектива оптически сопряжены с помощью введенных дихроичного третьего плоского зеркала и четвертого плоского зеркала с фоточувствительной площадкой введенного фотоприемного устройства, подключенного ко второму входу блока электронной обработки, причем дихроичное третье плоское зеркало установлено между первым и вторым компонентами объектива другого дневного канала, четвертое плоское зеркало установлено между вторым и третьим компонентами инфракрасного объектива.