RU190348U1

RU190348U1 - Night vision device with heat detector

Info

Publication number: RU190348U1
Application number: RU2019111285U
Authority: RU
Inventors: Виктор Генрихович Волков; Яков Владимирович Гицилевич; Павел Дмитриевич Гиндин; Владимир Владимирович Карпов
Original assignee: Акционерное общество "Московский завод "САПФИР"
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2019-06-28

Abstract

Полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения и прицеливания, в частности к приборам ночного видения и теплообнаружителям для обнаружения теплоизлучающих объектов. Прибор ночного видения содержит ночной канал, выполненный из последовательно установленных на оптической оси объектива, электронно-оптического преобразователя, на фотокатод которого на оптическом контакте приклеена плоскопараллельная пластина с нанесенной на нее прицельной маркой, контактирующей на оптическом контакте с фотокатодом электронно-оптического преобразователя, и окуляра, а также канала теплообнаружителя, содержащего инфракрасный объектив, оптически сопряженный через сканирующее плоское зеркало кадровой развертки, кинематически связанное через электромеханический привод с двигателем, с фотоприемным устройством, выполненным в виде линейки пироэлектрических фотоприемников, подключенное к блоку электронной обработки, выход которого подключен к светодиодному индикатору. При этом сканирующее плоское зеркало выполнено с двусторонним отражающим покрытием, первое отражающее покрытие которого оптически сопрягает инфракрасный объектив с фотоприемным устройством, второй выход блока электронной обработки подключен через дополнительно введенные последовательно соединенные пороговое устройство, блок накачки и импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, на который сфокусирован дополнительно введенный объектив формирования излучения, оптически сопряженный с импульсным лазерным полупроводниковым излучателем через вторую отражающую поверхность сканирующего плоского зеркала с дополнительно введенным на выходе этого объектива плоским зеркалом, оптическая ось которого на выходе отражающей поверхности плоского зеркала параллельна оптической оси ИК объектива. Технический результат - обеспечение целеуказания для сторонних операторов. 1 ил.The invention relates to a technique of optoelectronic observation and aiming devices, in particular, night vision devices and heat detectors for detecting heat-radiating objects. The night vision device contains a night channel made of a series-mounted optical axis of the lens, an electron-optical converter, on a photocathode of which a plane-parallel plate with an aiming mark applied to it is attached to the optical contact, and an eyepiece contacting on the optical contact as well as the channel of the heat detector containing an infrared lens optically coupled through a scanning flat mirror of a frame scan, kin cally linked through an electromechanical actuator with a motor, a photodetecting device configured as a line pyroelectric photodetector connected to the electronic processing unit, whose output is connected to the LED. A scanning flat mirror is made with a double-sided reflective coating, the first reflective coating of which optically matches the infrared lens with a photoreceiver device, the second output of the electronic processing unit is connected through the additionally introduced series-connected threshold device, pumping unit and a pulsed laser semiconductor emitter to which the additionally inserted radiation forming lens optically coupled with a pulsed laser semiconductor and by the emitter through the second reflecting surface of a scanning flat mirror with a flat mirror additionally introduced at the output of this lens, whose optical axis at the output of the reflecting surface of the flat mirror is parallel to the optical axis of the IR lens. The technical result - providing targeting for third-party operators. 1 il.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения и прицеливания, в частности, к приборам ночного видения и теплообнаружителям для обнаружения теплоизлучающих объектов.The proposed utility model relates to a technique of optoelectronic observation and aiming devices, in particular, night vision devices and heat detectors for detecting heat-emitting objects.

Известен теплообнаружитель (ТПО) Game Finder GF-A (см. Волков В.Г., Гиндин П.Д. Техническое зрение. Инновации. М.: Техносфера, 2014. 840 с., с. 554, фото 6.3.3). Он содержит инфракрасный (ИК) объектив, сфокусированный на ИК фотоприемник, выход которого через блок электронной обработки (БЭО) подключен к светодиодному индикатору. ТПО предназначен для охотников, егерей с целью поиска затаившихся диких животных, а также для работников МЧС с целью поиска пострадавших (например, раненых, лежащих в высокой траве, препятствующей визуальному поиску, но пропускающей тепловое ИК излучение. ТПО отличается высокой компактностью и надежностью, но не допускает работу в ночных условиях. Кроме того, ТПО не обеспечивает возможность целеуказания для других операторов, у которых отсутствует ТПО.Known heat detector (TPO) Game Finder GF-A (see Volkov VG, Gindin PD Technical vision. Innovations. M .: Tekhnosfera, 2014. 840 p., P. 554, photo 6.3.3). It contains an infrared (IR) lens focused on an IR photodetector, the output of which is connected to an LED indicator through an electronic processing unit (BEA). TPO is designed for hunters, rangers to search for hidden wild animals, as well as for employees of the Ministry of Emergency Situations to search for victims (for example, wounded lying in tall grass that prevents visual search, but transmits thermal infrared radiation. Does not allow night work. In addition, TPO does not provide target targeting for other operators who do not have TPO.

Известен принятый за прототип прибор ночного видения (ПНВ) «Александрит» (см. Волков В.Г., Гиндин П.Д. Техническое зрение. Инновации. М.: Техносфера, 2014. 840 с., с. 554, фото 6.3.2), состоящий из канала ТПО и ночного канала. Канал ТПО содержит ИК объектив, оптически сопряженный через плоское сканирующее зеркало кадровой развертки с линейкой ИК пироэлектрических фотоприемников. Зеркало приводится в движение с помощью электрического двигателя, присоединенного через электромеханический привод к зеркалу. Линейка фотоприемников подключена к БЭО. Его выход подключен к светодиодному индикатору. Ночной канал содержит последовательно установленные на оптической оси объектив, сфокусированный на фотокатод электронно-оптического преобразователя (ЭОП), и окуляр. На фотокатод ЭОП на оптическом контакте приклеена плоскопараллельная пластина с нанесенной на нее прицельной маркой, контактирующей с фотокатодом ЭОП. В ночной канал одним глазом наблюдается изображение местности ночью. В процессе сканирования плоского зеркала в фокальной плоскости ИК объектива создается растр, соответствующий размерам кадра. ИК объектив, в который приходит ИК излучение от теплоизлучающего объекта, создает «точечное» изображение этого объекта в своей фокальной плоскости, совмещенной с линейкой фотоприемников. Электрический сигнал с ее выхода усиливается и обрабатывается в БЭО. С его выхода сигнал поступает в светодиодный индикатор, который при этом загорается, формируя видимое «точечное» изображение обнаруженного объекта в том месте кадра, где он появился. Это изображение наблюдается другим глазом оператора. Одновременно объектив ночного канала создает на фотокатоде ЭОП изображение местности в условиях ее освещения светом звезд и луны. ЭОП преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости. В случае обнаружения теплоизлучающего объекта в поле зрения ТПО загорается светодиодный индикатор красного цвета свечения. Оператор одним глазом наблюдает в ночной канал через окуляр изображение местности, другим глазом - красную точку светящегося индикатора. Мозг совмещает эти изображения, образуя единую картину - светящаяся красная точка на желто-зеленом фоне свечения люминофора экрана ЭОП. Таким образом, оператор может работать в ночных условиях. Недостатком этого прибора является невозможность указания на теплоизлучающий объект другим операторам (охотникам, санитарам).Known adopted for the prototype night vision device (NVD) "Alexandrite" (see Volkov VG, Gindin PD Technical vision. Innovations. M .: Tekhnosfera, 2014. 840 p., S. 554, photo 6.3. 2) consisting of a TPO channel and a night channel. The TPO channel contains an IR lens optically coupled through a flat frame scanning mirror with a ruler of IR pyroelectric photodetectors. The mirror is driven by an electric motor connected through an electromechanical drive to the mirror. The line of photodetectors is connected to the BEO. Its output is connected to an LED indicator. Night channel contains consistently mounted on the optical axis of the lens, focused on the photocathode of the electron-optical converter (EOC), and the eyepiece. A plane-parallel plate with an aiming mark applied to it in contact with the photocathode of an EOP is glued to the photocathode of an image intensifier on an optical contact. In the night channel with one eye is observed the image of the area at night. In the process of scanning a flat mirror in the focal plane of the IR lens, a raster is created corresponding to the frame size. The IR lens, into which IR radiation from a heat-emitting object comes, creates a “point-like” image of this object in its focal plane, combined with a line of photodetectors. The electrical signal from its output is amplified and processed in the BEO. From its output, the signal enters the LED indicator, which then lights up, forming a visible “point” image of the detected object in the place of the frame where it appeared. This image is observed by the other eye of the operator. At the same time, the lens of the night channel creates an image of the terrain on a photocathode of the image intensifier in terms of its illumination with stars and moon light. The image converter transforms the image into a visible one and enhances its brightness. In case of detection of a heat-emitting object in the field of vision of the TPO, the red LED indicator of the glow illuminates. The operator with one eye observes in the night channel through the eyepiece the image of the terrain, with the other eye the red dot of the luminous indicator. The brain combines these images, forming a single picture - a glowing red dot on a yellow-green background glow of the phosphor of the image intensifier screen. Thus, the operator can work at night. The disadvantage of this device is the impossibility of pointing to a heat-emitting object to other operators (hunters, nurses).

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является обеспечение целеуказания для сторонних операторов.The problem solved by the proposed utility model is to provide targeting for third-party operators.

Указанная цель достигается тем, что прибор ночного видения, содержащий ночной канал, выполненный из последовательно установленных на оптической оси объектива, электронно-оптического преобразователя, на фотокатод которого на оптическом контакте приклеена плоскопараллельная пластина с нанесенной на нее прицельной маркой, контактирующей на оптическом контакте с фотокатодом электронно-оптического преобразователя, и окуляра, а также канала тепллобнаружителя, содержащего инфракрасный объектив, оптически сопряженный через сканирующее плоское зеркало кадровой развертки, кинематически связанное через электромеханический привод с двигателем, с фотоприемным устройством, выполненным в виде линейки пироэлектрических фотоприемников, подключенное к блоку электронной обработки, выход которого подключен к светодиодному индикатору, сканирующее плоское зеркало выполнено с двусторонним отражающим покрытием, первое отражающее покрытие которого оптически сопрягает инфракрасный объектив с фотоприемным устройством, второй выход блока электронной обработки подключен через дополнительно введенные последовательно соединенные пороговое устройство, блок накачки и импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, на который сфокусирован дополнительно введенный объектив формирования излучения, оптически сопряженный с импульсным лазерным полупроводниковым излучателем через вторую отражающую поверхность сканирующего плоского зеркала с дополнительно введенным на выходе этого объектива обзорным плоским зеркалом, оптическая ось которого на выходе отражающей поверхности плоского зеркала параллельна оптической оси ИК объектива.This goal is achieved by the fact that a night-vision device containing a night channel made of a series-mounted optical axis of the lens, an electron-optical converter, on a photocathode of which, on the optical contact, is attached a plane-parallel plate with an aiming mark applied to it, which contacts the optical contact with the photocathode electron-optical transducer, and an eyepiece, as well as the channel of the heat detector, containing an infrared lens, optically conjugated through a scanning lens A sharp frame mirror, kinematically connected through an electromechanical drive with an engine, to a photodetector made as a line of pyroelectric photodetectors, connected to an electronic processing unit whose output is connected to an LED, the scanning flat mirror is made with a two-sided reflective coating, the first reflective coating of which optically matches the infrared lens with a photodetector; the second output of the electronic processing unit is connected via an additional Thresholds, a pumping unit, and a pulsed laser semiconductor emitter, in series, connected to which the additionally introduced radiation shaping lens, optically conjugated with the pulsed semiconductor laser emitter, is focused through the second reflecting surface of the scanning flat mirror with an additionally introduced viewing flat mirror, whose axis at the output of the reflective surface of a flat mirror is parallel to the optical th axis infrared lens.

Данное устройство реализуется за счет дополнительного введения импульсного лазерного полупроводникового излучателя с соответствующими электронными блоками, что позволяет обеспечить целеуказание сторонним наблюдателям.This device is implemented due to the additional introduction of a pulsed laser semiconductor emitter with the appropriate electronic units, which allows target designation to third-party observers.

Блок схемы предлагаемого устройства представлен на чертеже фиг. 1. Прибор ночного видения (ПНВ) содержит ночной канал 1, который состоит из последовательно установленных на оптической оси объектива 2, плоскопараллельной пластины с нанесенной на нее прицельной маркой 3, стыкованной на оптическом контакте с фотокатодом электронно-оптического преобразователя (ЭОП) 4 и окуляра 5. Канал теплообнаружителя 6 содержит инфракрасный (ИК) объектив 7, а на его выходе - сканирующее плоское зеркало с двусторонним отражающим покрытием 8, кинематически связанное через электромеханический привод 9 с двигателем 10. ИК объектив 7 оптически сопряжен через первое по ходу луча отражающее покрытие 11 зеркала 8 с фотоприемным устройством (ФПУ) 12, выполненным в виде линейки пироэлектрических фотоприемников, подключенного через блок электронной обработки (БЭО) 13 к светодиодному индикатору 14. Второй выход блока 13 подключен через последовательно соединенные пороговое устройство 15, блок накачки 16 с импульсным лазерным полупроводниковым излучателем (ИЛПИ) 17. С ним оптически сопряжен через вторую отражающую поверхность 18 зеркала 8 объектив формирования излучения (ОФИ) 19. На его выходе установлено наклонное плоское зеркало 20, оптическая ось которого на выходе отражающей поверхности плоского зеркала 20 параллельна оптической оси ИК объектива 7.The block diagram of the proposed device is shown in FIG. 1. The night vision device (NVD) contains a night channel 1, which consists of successively mounted on the optical axis of the lens 2, a plane-parallel plate with an aiming mark 3 applied to it, and docked in optical contact with the photocathode of the electron-optical converter (EOC) 4 and an eyepiece 5. The channel of the heat detector 6 contains an infrared (IR) lens 7 and, at its output, a scanning flat mirror with a two-sided reflective coating 8, kinematically connected through an electromechanical drive 9 to the engine 10. IR object Yves 7 are optically coupled through the first along the beam reflective coating 11 of the mirror 8 with a photodetector (FPU) 12, made in the form of a line of pyroelectric photodetectors connected via an electronic processing unit (BEA) 13 to the LED indicator 14. The second output of the unit 13 is connected in series connected threshold device 15, pumping unit 16 with a pulsed laser semiconductor emitter (ILPI) 17. It is optically coupled through the second reflecting surface 18 of the mirror 8 to the radiation forming objective lens (OFI) 19. N An inclined flat mirror 20 is installed at its output, the optical axis of which at the output of the reflecting surface of the flat mirror 20 is parallel to the optical axis of the IR lens 7.

Устройство работает следующим образом. Объектив 2 ночного канала 1 создает изображение наблюдаемой местности благодаря ее естественной ночной освещенности от звезд и луны. Поскольку объектив 2 сфокусирован на заднюю по ходу луча оптическую поверхность прицельной марки 3, то в ее плоскости и создается изображение, совпадающее с фотокатодом ЭОП 4. Марка 3 служит для визирования на объект наблюдения. ЭОП 4 преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости. Изображение с экрана ЭОП 4 наблюдается правым глазом оператора через окуляр 5. Тепловое излучение от объекта наблюдения приходит в канал теплообнаружителя 6. Его ИК объектив 7 направляет на первую по ходу луча отражающую поверхность 11 сканирующего зеркала 8 и далее в фокальную плоскость ИК объектива 7, где установлено ФПУ 12. ФПУ работает в области спектра 8-14 мкм. В линейке фотоприемников ФПУ 12 осуществляется строчная развертка ИК изображения. Его кадровая развертка осуществляется с помощью зеркала 8. Оно приводится в движение через электромагнитный привод 9 от двигателя 10. ФПУ 12 преобразует ИК изображение в электрический сигнал. Он усиливается и обрабатывается в БЭО 13. Если ФПУ 12 зарегистрировал теплоизлучающий объект, то на выходе БЭО 13 формируется электрический сигнал, который передается в светодиодный индикатор 14. Он начинает светиться красным светом в том месте его поля зрения, где появилось изображение теплоизлучающего объекта. Это «точечное» изображение свидетельствует об обнаружении теплоизлучающего объекта. При этом оператор одновременно наблюдает правым глазом желто-зеленое изображение местности, определяемое цветом свечения люминофора экрана ЭОП 4, а левым глазом - свечение красной точки светодиодного индикатора 14. Мозг совмещает оба эти изображения, формируя единую картину - красная точка на желто-зеленом фоне изображения местности. Так как зеркало 8 сканирует с частотой 5 Гц, то и индикатор 14 работает с той же частотой, то есть имеем мелькающее изображение красной точки. Это позволяет более надежно осуществить обнаружение объекта. При наличии сигнала он со второго выхода БЭО 13 поступает в пороговое устройство 15. Если сигнал выше некоторого порогового уровня, то на выходе порогового устройства 15 формируется сигнал, запускающий блок накачки 16. Он формирует импульсы тока, поступающие на ИЛПИ 17. Его излучение отражается от второй оптической поверхности 18 зеркала 8 и приходит в ОФИ 19. Он коллимирует излучение ИЛПИ 17 и направляет это излучение на плоское зеркало 20. Излучение, отраженное от него, направляется на объект, создавая на нем «точечное» пятно подсвета. Поскольку ИЛПИ 17 излучает на длине волны 0,53 мкм или 0,63 мкм, то его излучение хорошо видно невооруженным глазом и наблюдается сторонними операторами. Это излучение наблюдается и в ночной канал 1, т.к. фотокатод ЭОП 4 работает в области спектра 0,4-0,9 мкм. Поэтому оператор ПНВ видит также «точечное» пятно подсвета на объекте наблюдения.The device works as follows. Lens 2 of the night channel 1 creates an image of the observed area due to its natural night illumination from the stars and the moon. Since the lens 2 is focused on the optical surface of the aiming mark 3 along the beam, an image is created in its plane that coincides with the photocathode of the image intensifier 4. Mark 3 serves for viewing the object of observation. The image intensifier 4 converts an image into a visible one and enhances its brightness. The image from the screen of the image intensifier 4 is observed by the operator’s right eye through the eyepiece 5. Heat radiation from the object of observation comes to the channel of the heat detector 6. Its IR lens 7 directs the first reflecting surface 11 of the scanning mirror 8 along the beam and further to the focal plane of the IR lens 7, where installed FPU 12. FPU operates in the spectral range 8-14 microns. In the line of photodetectors of the FPU 12, the infrared scanning of the image is carried out. His frame scan is carried out using a mirror 8. It is driven through an electromagnetic actuator 9 from the engine 10. FPU 12 converts the IR image into an electrical signal. It is amplified and processed in the BEO 13. If the FPU 12 has registered a heat-emitting object, then an electrical signal is generated at the exit of the BEO 13, which is transmitted to the LED indicator 14. It starts to glow red in the place of its field of view, where the image of the heat-emitting object appeared. This “dotted” image indicates the detection of a heat-radiating object. At the same time, the operator simultaneously observes with his right eye a yellow-green image of the terrain, determined by the glow color of the phosphor of the screen of the image intensifier 4, and with the left eye - the glow of the red dot of the LED indicator 14. The brain combines both these images, forming a single picture - a red dot on the yellow-green background of the image terrain As the mirror 8 scans with a frequency of 5 Hz, then the indicator 14 works with the same frequency, that is, we have a flashing image of a red dot. This allows for more reliable detection of the object. If there is a signal, it comes from the second output of the BEO 13 to the threshold device 15. If the signal is above a certain threshold level, then a signal is generated at the output of the threshold device 15 that triggers the pumping unit 16. It generates current pulses supplied to the ILPI 17. Its radiation is reflected from The second optical surface 18 of the mirror 8 arrives at OFI 19. It collimates the radiation of ILPI 17 and directs this radiation to the flat mirror 20. The radiation reflected from it is directed to the object, creating a “spot” spot of illumination on it. Since the ILPI 17 emits at a wavelength of 0.53 microns or 0.63 microns, its radiation is clearly visible to the naked eye and is observed by third-party operators. This radiation is also observed in the night channel 1, since photocathode EOP 4 works in the spectral range 0.4-0.9 microns. Therefore, the operator of the NVD also sees a “point” spot of illumination on the object of observation.

В настоящее время разработана принципиальная схема устройства и осуществлено его макетирование.Currently, a schematic diagram of the device has been developed and prototyped.

Таким образом, за счет дополнительного введения импульсного лазерного полупроводникового излучателя с соответствующими электронными блоками, ПНВ позволяет обеспечить целеуказание сторонним операторам.Thus, due to the additional introduction of a pulsed laser semiconductor emitter with appropriate electronic units, the NVD allows target designation to third-party operators.

Claims

A night-vision device containing a night channel made from a series-mounted optical axis of the lens, an electron-optical converter, on a photocathode of which a plane-parallel plate with an aiming mark applied to it, contacting the optical-optical converter with the photocathode, and the eyepiece, as well as the channel of the heat detector, which contains an infrared lens, optically conjugated through a scanning flat frame scanning mirror, to Inematically connected through an electromechanical drive with an engine, with a photodetector, made in the form of a line of pyroelectric photodetectors, connected to an electronic processing unit whose output is connected to an LED indicator, characterized in that the scanning flat mirror is made with a two-sided reflective coating, the first reflective coating of which is optically matches the infrared lens with a photodetector, the second output of the electronic processing unit is connected via an additional unit serially connected threshold device, pumping unit and pulsed laser semiconductor emitter, onto which the additionally introduced radiation shaping lens is focused, optically coupled to the pulsed semiconductor laser emitter through the second reflecting surface of the scanning flat mirror with an additionally introduced flat mirror, the optical axis of which at the output of the reflective surface of the flat mirror is parallel to the optical axis of the IR lens.