RU211343U1

RU211343U1 - Active-pulse television night vision device based on a pulsed solid-state laser

Info

Publication number: RU211343U1
Application number: RU2022100804U
Authority: RU
Inventors: Виктор Генрихович Волков; Павел Дмитриевич Гиндин; Владимир Владимирович Карпов; Сергей Алексеевич Кузнецов
Original assignee: Акционерное общество "Московский завод "САПФИР"
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2022-06-01

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения, в частности к активно-импульсным телевизионным приборам ночного видения (АИ ТВ ПНВ). Задачей предлагаемой полезной модели является точное измерение дальности до объекта. Указанная задача решается благодаря вводу в устройство дополнительных электронных блоков и оптики, расширяющих функции фотоприемного устройства и приводящих к оперативному изменению задержки в зависимости от расстояния от объекта наблюдения до устройства без вмешательства оператора.

The proposed utility model relates to the technology of optical-electronic surveillance devices, in particular to active-pulse television night vision devices (AI TV night vision devices). The objective of the proposed utility model is to accurately measure the distance to an object. This problem is solved due to the introduction of additional electronic units and optics into the device, which expand the functions of the photodetector and lead to a rapid change in the delay depending on the distance from the object of observation to the device without operator intervention.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения, в частности к активно-импульсным телевизионным приборам ночного видения (АИ ТВ ПНВ).The proposed utility model relates to the technology of optical-electronic surveillance devices, in particular to active-pulse television night vision devices (AI TV night vision devices).

Известен принятый за аналог АИ ТВ ПНВ (см. Волков В.Г., Гиндин П.Д. Достижения в технике видения. М: Техносфера, 2019, с. 48, рис. 1.3.2). Он содержит блок наблюдения, состоящий из последовательно установленных на оптической оси объектива, узкополосного фильтра с возможностью его замены на компенсирующую плоскопараллельную пластину, электронно-оптического преобразователя (ЭОП) с микроканальной пластиной (МКП), оптики переноса, первый линзовый компонент которой сфокусирован на экран ЭОП, а второй ее компонент сфокусирован на матрицу ПЗС телевизионной (ТВ) камеры, подключенной к ТВ монитору. АИ ТВ ПНВ содержит импульсный лазерный осветитель (ИЛО). Он состоит из блока накачки, импульсного лазерного полупроводникового излучателя (ИЛПИ) и объектива формирования излучения (ОФИ). Выход блока накачки подключен к ИЛПИ, на излучающую поверхность которого сфокусирован ОФИ. АИ ТВ ПНВ содержит блок стробирования, состоящий из последовательно соединенных задающего генератора импульсов (ЗГИ), блока регулируемой задержки (БРЗ) и формирователя стробирующих импульсов. При этом первый выход ЗГИ подключен к блоку накачки, а второй выход - к БРЗ, а выход ФСИ подключен к МКП ЭОП.Known for the analogue of AI TV NVD (see Volkov V.G., Gindin P.D. Achievements in vision technology. M: Technosfera, 2019, p. 48, Fig. 1.3.2). It contains an observation unit consisting of a lens installed in series on the optical axis, a narrow-band filter with the possibility of replacing it with a compensating plane-parallel plate, an electron-optical converter (IOC) with a microchannel plate (MCP), transfer optics, the first lens component of which is focused on the image tube screen , and its second component is focused on the CCD matrix of a television (TV) camera connected to a TV monitor. AI TV NVD contains a pulsed laser illuminator (PIL). It consists of a pumping unit, a pulsed laser semiconductor emitter (PLSI) and a radiation shaping objective (OFI). The output of the pump unit is connected to the ILPI, on the radiating surface of which the OFI is focused. AI TV NVD contains a strobing unit, consisting of a master pulse generator (MPG), a variable delay unit (BRZ) and a strobing pulse shaper connected in series. In this case, the first output of the ZGI is connected to the pumping unit, and the second output is connected to the BRZ, and the output of the FSI is connected to the MCP image intensifier tube.

Недостатком АИ ТВ ПНВ является его низкая дальность действия из-за сравнительно малой мощности излучения ИЛО на базе ИЛПИ и широкого угла его подсвета. Кроме того, для того, чтобы удержать объект наблюдения в пределах сравнительно узкой глубины просматриваемого пространства, определяемого малой длительностью импульса строба, при взаимном перемещении объекта и носителя АИ ТВ ПНВ по глубине, оператору необходимо непрерывно перестраивать задержку в БРЗ. Это неудобно с эргономической точки зрения, так как отвлекает оператора от выполнения им его прямых функций - обнаружения и распознавания объекта наблюдения. Кроме того, отсутствовает точное измерение дальности до объекта (она измеряется оператором по величине задержки, и это не совсем точно).The disadvantage of AI TV NVD is its low range due to the relatively low radiation power of the PLD based on the ILPI and the wide angle of its illumination. In addition, in order to keep the object of observation within the relatively narrow depth of the space being viewed, determined by the short duration of the strobe pulse, with the mutual movement of the object and the AI TV NVD carrier in depth, the operator needs to continuously rebuild the delay in the BRZ. This is inconvenient from an ergonomic point of view, as it distracts the operator from performing his direct functions - detecting and recognizing the object of observation. In addition, there is no accurate measurement of the distance to the object (it is measured by the operator by the value of the delay, and this is not entirely accurate).

Известен принятый за прототип АИ ТВ ПНВ (см. Волков В.Г., Гиндин П.Д. Достижения в технике видения. М.: Техносфера, 2019, с. 47, рис. 1.3.1). Он содержит такой же блок наблюдения и блок стробирования, как и в устройстве-аналоге. ИЛО, выполненный на основе твердотельного лазера, состоит из последовательно установленных на оптической оси фотоприемного устройства, частично отражающего зеркала резонатора, активной среды, полупрозрачного зеркала резонатора, модулятора добротности на основе ячейки Поккельса, подключенной к своему блоку питания, и обращенной телескопической системы Галилея. Выход фотоприемного устройства через усилитель подключен ко входу ЗГИ-блока стробирования. ИЛО содержит эллиптический зеркальны отражатель, в одном его фокусе находится активная среда, а в другом фокусе - трубчатая лампа накачки, подключенная к своему блоку питания.Known for the prototype AI TV NVG (see Volkov V.G., Gindin P.D. Achievements in vision technology. M .: Technosfera, 2019, p. 47, Fig. 1.3.1). It contains the same observation unit and strobe unit as in the analog device. The ILO, made on the basis of a solid-state laser, consists of a photodetector installed in series on the optical axis, a partially reflecting resonator mirror, an active medium, a semitransparent resonator mirror, a Q-switch based on a Pockels cell connected to its own power supply, and an inverted Galilean telescopic system. The output of the photodetector is connected through an amplifier to the input of the OGI-strobe unit. The ILO contains an elliptical mirror reflector, in one of its focus is the active medium, and in the other focus is a tubular pump lamp connected to its own power supply.

Достоинством устройства по сравнению с устройством-аналогом является резкое увеличение дальности действия за счет резкого повышения мощности излучения и резкого сужения угла подсвета ИЛО. Однако по-прежнему остается указанная выше невозможность точного измерения дальности до объекта.The advantage of the device in comparison with the analogue device is a sharp increase in the range of action due to a sharp increase in the radiation power and a sharp narrowing of the illumination angle of the ILO. However, the above-mentioned impossibility of accurately measuring the distance to an object still remains.

Задачей предлагаемой полезной модели является точное измерение дальности до объекта.The objective of the proposed utility model is to accurately measure the distance to an object.

Указанная задача решается тем, что активно-импульсный телевизионный прибор ночного видения, содержащий блок наблюдения, состоящий из последовательно установленных на оптической оси объектива, узкополосного фильтра с возможностью его замены на компенсирующую плоскопараллельную пластину, электронно-оптического преобразователя с микроканальной пластиной, оптики переноса, первый линзовый компонент которой сфокусирован на экран электронно-оптического преобразователя, а второй ее компонент сфокусирован на матрицу ПЗС телевизионной камеры, подключенной к телевизионному монитору, блок стробирования, содержащий последовательно соединенные задающий генератор импульсов, блок регулируемой задержки и формирователь стробирующих импульсов, выход которого подключен к микроканальной пластине, импульсный лазерный осветитель на основе твердотельного лазера, состоящий из последовательно установленных на оптической оси отражающего зеркала резонатора, активной среды, полупрозрачного зеркала резонатора, модулятора добротности на основе ячейки Поккельса, подключенной к своему блоку питания, и обращенной телескопической системы Галилея, импульсный лазерный осветитель содержит также эллиптический зеркальный отражатель, в одном фокусе которого установлена активная среда, а в другом фокусе - трубчатая лампа накачки, подключенная к своему блоку питания, отличающийся тем, что дополнительно веден блок управления, который содержит вторую оптику переноса, содержащую первый и второй ее линзовые элементы, фотоприемное устройство, плоское зеркало, первое светоделительное плоское зеркало, проекционный объектив, усилитель, амплитудный селектор импульсов, схему сравнения, измеритель временных интервалов, в блоке наблюдения между объективом и узкополосным фильтром дополнительно введено дихроичное плоское зеркало, оптически сопряженное через вторую оптику переноса, состоящую из первого и второго линзовых элементов, с фотоприемным устройством, между этими элементами последовательно установлены плоское зеркало и первое светоделительное зеркало, оптически сопряженное через проекционный объектив и второе светоделительное зеркало с выходом модулятора добротности, причем второе светоделительное зеркало установлено между модулятором добротности и обращенной телескопической системой Галилея, выход фотоприемного устройства через усилитель подключен к амплитудному селектору импульсов, первый выход которого подключен ко входу задающего генератора импульсов и к первому входу схемы сравнения, а второй выход амплитудного селектора импульсов подключен ко второму входу схемы сравнения, выход которой подключен к измерителю временных интервалов, первый выход которого подключен ко второму входу блока регулируемой задержки, а второй выход подключен ко входу телевизионной камеры.This problem is solved by the fact that an active-pulse television night vision device containing an observation unit consisting of a narrow-band filter installed in series on the optical axis of the lens, a narrow-band filter with the possibility of replacing it with a compensating plane-parallel plate, an image intensifier tube with a microchannel plate, transfer optics, first the lens component of which is focused on the screen of the electron-optical converter, and its second component is focused on the CCD matrix of a television camera connected to a television monitor, a strobing unit containing a master pulse generator connected in series, an adjustable delay unit and a strobing pulse shaper, the output of which is connected to a microchannel plate, a pulsed laser illuminator based on a solid-state laser, consisting of a resonator reflecting mirror installed in series on the optical axis, an active medium, a semitransparent resonator mirror, a mode a Q-factor based on a Pockels cell connected to its own power supply and an inverted Galilean telescopic system, a pulsed laser illuminator also contains an elliptical mirror reflector, in one focus of which an active medium is installed, and in the other focus a tubular pump lamp connected to its own power supply , characterized in that a control unit is additionally introduced, which contains a second transfer optics containing its first and second lens elements, a photodetector, a flat mirror, the first beam-splitting flat mirror, a projection lens, an amplifier, an amplitude pulse selector, a comparison circuit, a time interval meter , in the observation unit between the lens and the narrow-band filter, a dichroic flat mirror is additionally introduced, optically coupled through the second transfer optics, consisting of the first and second lens elements, with a photodetector, a flat mirror is installed in series between these elements lo and the first beam-splitting mirror, optically coupled through the projection lens and the second beam-splitting mirror with the output of the Q-switch, the second beam-splitting mirror is installed between the Q-switch and the inverted Galileo telescopic system, the output of the photodetector is connected through the amplifier to the amplitude pulse selector, the first output of which is connected to to the input of the master pulse generator and to the first input of the comparison circuit, and the second output of the amplitude pulse selector is connected to the second input of the comparison circuit, the output of which is connected to the time interval meter, the first output of which is connected to the second input of the adjustable delay unit, and the second output is connected to the input of the television cameras.

Указанная задача решается благодаря вводу в устройство дополнительных электронных блоков и оптики, расширяющих функции фотоприемного устройства и приводящих к оперативному изменению задержки в зависимости от расстояния от объекта наблюдения до устройства без вмешательства оператора.This problem is solved by introducing additional electronic units and optics into the device, which expand the functions of the photodetector and lead to a rapid change in the delay depending on the distance from the object of observation to the device without operator intervention.

Блок-схема предлагаемого устройства представлена на чертеже фиг. 1. The block diagram of the proposed device is shown in Fig. one.

Устройство содержит блок наблюдения 1, ИЛО 2, блок стробирования 3, блок управления 4. Блок наблюдения 1 состоит из последовательно установленных на оптической оси объектива 5, первого дихроичного плоского зеркала 6, узкополосного фильтра 7 с возможностью его замены на компенсирующую плоскопараллельную пластину 8, ЭОП 9 с МКП 10, оптику переноса 11, содержащую первый 12 и второй 13 линзовые компоненты, ТВ-камеру 14, подключенную к ТВ-монитору 15. При этом первый линзовый компонент 12 сфокусирован на экран ЭОП 9, а второй линзовый компонент сфокусирован на матрицу ПЗС ТВ-камеры 14. ИЛО 2 содержит последовательно установленные на оптической оси отражающее зеркало резонатора 16, активную среду 17, полупрозрачное зеркало резонатора 18, модулятор добротности на основе ячейки Поккельса 19, подключенной к его блоку питания 20, первое светоделительное зеркало 21 и обращенную телескопическую системы Галилея 22. ИЛО 2 содержит также эллиптический зеркальный отражатель 23, в одном фокусе которого установлена активная среда 17, а в другом фокусе - трубчатая лампа накачки 24, подключенная к своему блоку питания 25. Блок стробирования 3 состоит из последовательно соединенных ЗГИ 26, БРЗ 27 и ФСИ 28, выход которого подключен к МКП 10 ЭОП 9. Блок управления 4 содержит вторую оптику переноса 29, состоящую из первого 30 и второго 31 ее линзовых элементов, фотоприемное устройство (ФПУ) 32, плоское зеркало 33, первое светоделительное плоское зеркало 34, проекционный объектив 35, усилитель 36, амплитудный селектор импульсов 37, схему сравнения 38, измеритель временных интервалов (ИВИ) 39. Первый оптический элемент 30 второй оптики переноса 29 оптически сопряжен через дихроичное плоское зеркало 6 с объективом 5, а второй линзовый элемент 31 второй оптики переноса 29 сфокусирован на фоточувствительную площадку фотоприемного устройства (ФПУ) 32. Между первым 30 и вторым 31 линзовыми элементами последовательно установлены плоское зеркало 33 и первое светоделительное зеркало 34, которое через проекционный объектив 35 и второе светоделительное зеркало 21 оптически сопряжено с модулятором добротности 19. Выход ФПУ 32 через усилитель 36 подключен к амплитудному селектору импульсов 37. Его первый выход подключен во входу ЗГИ 26 и к первому входу схемы сравнения 38, ко второму входу которой подключен второй выход амплитудного селектора импульсов 37. Выход схемы сравнения 38 подключен к измерителю временных интервалов 39, первый выход которого подключен ко второму входу БРЗ 27, а второй выход подключен ко входу ТВ камеры 14.The device contains an observation unit 1, an ILB 2, a strobing unit 3, a control unit 4. The observation unit 1 consists of a lens 5 installed in series on the optical axis, the first dichroic flat mirror 6, a narrow-band filter 7 with the possibility of replacing it with a compensating plane-parallel plate 8, an image intensifier tube 9 with MCP 10, transfer optics 11 containing the first 12 and second 13 lens components, a TV camera 14 connected to a TV monitor 15. In this case, the first lens component 12 is focused on the image intensifier tube 9, and the second lens component is focused on the CCD array TV cameras 14. ILO 2 contains a resonator reflecting mirror 16, an active medium 17, a translucent resonator mirror 18, a Q-switch based on a Pockels cell 19 connected to its power supply 20, the first beam-splitting mirror 21 and an inverted telescopic system installed in series on the optical axis Galileo 22. ILO 2 also contains an elliptical mirror reflector 23, in one focus of which an active medium 17 is installed, and in another focus - a tubular pump lamp 24 connected to its power supply 25. The strobing unit 3 consists of series-connected ZGI 26, BRZ 27 and FSI 28, the output of which is connected to the MCP 10 image intensifier tube 9. Control unit 4 contains a second transfer optics 29, consisting of the first 30 and second 31 of its lens elements, a photodetector (FPU) 32, a flat mirror 33, the first beam-splitting flat mirror 34, a projection lens 35, an amplifier 36, an amplitude pulse selector 37, a comparison circuit 38, time interval meter (IVI) 39. The first optical element 30 of the second transfer optics 29 is optically coupled through a dichroic flat mirror 6 with an objective 5, and the second lens element 31 of the second transfer optics 29 is focused on the photosensitive area of the photodetector (FPU) 32. Between the first 30 and the second 31 lens elements are installed in series with a flat mirror 33 and the first beam-splitting mirror 34, which through from the projection lens 35 and the second beam-splitting mirror 21 is optically coupled to the Q-switch 19. The output of the FPA 32 through the amplifier 36 is connected to the amplitude pulse selector 37. the second output of the amplitude selector of pulses 37. The output of the comparison circuit 38 is connected to the time interval meter 39, the first output of which is connected to the second input of the BRZ 27, and the second output is connected to the input of the TV camera 14.

ИЛО 2 излучает на длине волны 1,55 мкм. Дихроичное плоское зеркало 6 пропускает в области спектра 0,8 - 1,7 мкм и отражает 10% излучения на длине волны 1,55 мкм. Узкополосный фильтр 7 пропускает на длине волны 1,55 мкм, а ширина его рабочей области спектра равна ширине полосе излучения ИЛО 2. Фотокатод ЭОП 9 работает в области спектра 0,8-1,7 мкм. Экран ЭОП 9 работает в области спектра 0,53 - 0,56 мкм. Матрица ПЗС ТВ камеры 14 работает в области спектра 0,4-1,1 мкм, а ФПУ 31 - в области спектра 0,8-1,7 мкм. Первое светоделительное плоское зеркало 34 отражает 30% излучения на длине волны 1,55 мкм и отражает 70% на этой длине волны. Второе светоделительное зеркало 21 пропускает 10^-5% на длине волны 1,55 мкм, пропуская все остальное излучение на этой длине волны.ILO 2 emits at a wavelength of 1.55 microns. Dichroic flat mirror 6 transmits in the spectral region 0.8 - 1.7 μm and reflects 10% of the radiation at a wavelength of 1.55 μm. The narrow-band filter 7 transmits at a wavelength of 1.55 μm, and the width of its working region of the spectrum is equal to the width of the radiation band of the ILO 2. The photocathode of the image intensifier tube 9 operates in the spectral region of 0.8-1.7 μm. Screen image intensifier tube 9 operates in the spectral region of 0.53 - 0.56 microns. The CCD matrix of the TV camera 14 operates in the spectral region of 0.4-1.1 μm, and the FPU 31 operates in the spectral region of 0.8-1.7 μm. The first beam-splitting flat mirror 34 reflects 30% of the radiation at a wavelength of 1.55 μm and reflects 70% at this wavelength. The second beam-splitting mirror 21 transmits 10 ^-5 % at a wavelength of 1.55 μm, passing all the rest of the radiation at this wavelength.

Устройство работает следующим образом. The device works as follows.

При работе в пассивном режиме излучение звезд и Луны, определяющее уровень естественной ночной освещенности (ЕНО), отражается от объекта наблюдения, окружающего его фона и приходит в объектив 5. При этом узкополосный фильтр 7 выведен из хода лучей, а на его место установлена компенсирующая плоскопараллельная пластина 8. Излучение проходит через дихроичное зеркало 6 и пластину 8 на фотокатод ЭОП 9. На фотокатоде ЭОП 9 объектив 5 создает изображение объекта и фона. ЭОП 9 преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости с помощью МКП 10. Изображение с экрана ЭОП 9 с помощью оптики переноса 11 (ее первого 12 и второго 13 линзовых компонентов) передается на матрицу ПЗС ТВ-камеры 14. Она преобразует изображение в видеосигнал, который поступает в ТВ-монитор 15. С его экрана оператор наблюдает изображение, осуществляя поиск и обнаружение объекта в широком поле зрения АИ ТВ ПНВ.When operating in the passive mode, the radiation of stars and the Moon, which determines the level of natural night illumination (NLL), is reflected from the object of observation, the background surrounding it, and enters the lens 5. In this case, the narrow-band filter 7 is removed from the path of the rays, and a compensating plane-parallel filter is installed in its place. plate 8. The radiation passes through the dichroic mirror 6 and plate 8 to the photocathode of the image intensifier tube 9. On the photocathode of the image intensifier tube 9 lens 5 creates an image of the object and the background. The image intensifier tube 9 converts the image into a visible one and enhances it in brightness using the MCP 10. The image from the screen of the image intensifier tube 9 with the help of transfer optics 11 (its first 12 and second 13 lens components) is transmitted to the CCD matrix of the TV camera 14. It converts the image into a video signal , which enters the TV monitor 15. From its screen, the operator observes the image, searching and detecting an object in a wide field of view of AI TV NVD.

После обнаружение объекта АИ ТВ ПНВ переводится в АИ режим работы. При этом включается ИЛО 2, блок стробирования 3 и блок управления 4. В поле зрения блока наблюдения 1 вместо компенсирующей плоскопараллельной пластины 8 устанавливается узкополосный фильтр 7. В ИЛО 2 под действием блока питания 25 возбуждается трубчатая лампа накачки 24. Поскольку она находится в одном фокусе эллиптического отражателя 23, а активная среда 17 находится в другом его фокусе, то излучение лампы накачки 24 полностью концентрируется на активной среде 17, осуществляя ее накачку. В активной среде 17 возникает стимулированное лазерное излучение. Оно усиливается в резонаторе, образованным зеркалами 16 и 18, входит наружу через полупрозрачное зеркало 18 и приходит в модулятор добротности 19. Он работает под действием своего блока питания 20. В результате модулятор 19 обеспечивает режим модулированной добротности, вынуждающий ИЛО 2 генерировать короткие мощные импульсы лазерного излучения. Оно проходит через второе светоделительное зеркало 21 и коллимируется с помощью обращенной телескопической системы Галилея 22, создавая на объекте пятно подсвета. Импульсы излучения, отраженные от объекта, приходят в объектив 5, проходят через дихроичное плоское зеркало 6 и узкополосный фильтр 7, осуществляющий спектральную селекцию объекта на фоне световых помех. Объектив 5 создает изображение на фотокатоде ЭОП 9. До прихода импульса излучения на фотокатод ЭОП 9 его МКП 10 заперта напряжением постоянного смещения, поступающего с выхода ФСИ 28. Незначительные по амплитуде импульсы лазерного излучения с выхода модулятора добротности 19, отразившись от второго светоделительного зеркала 21, с помощью проекционного объектива 35 и второго линзового элемента 31 проецируются на фоточувствительную площадку ФПУ 32, отразившись от первого светоделительного зеркала 34. ФПУ 32 формирует на выходе малые по амплитуде электрические импульсы. Они усиливаются в усилителе 36 и приходят в амплитудный селектор импульсов 37. Он отделяет импульсы малой амплитуды от импульсов большой амплитуды и посылает импульсы малой амплитуды с первого выхода амплитудного селектора импульсов 37 на вход ЗГИ 26, работающий в ждущем режиме. Он преобразует электрические импульсы в синхроимпульсы, которые поступают в БРЗ 27. В нем формируется плавно регулируемая задержка. Синхроимпульсы с входа БРЗ 27 поступают на вход ФСИ 28. В момент прихода импульса излучения на фотокатод ЭОП 9 ФСИ 28 подает на МКП 10 импульсы напряжения (стробирующие импульсы), равные по амплитуде, нообратные по полярности по отношению к напряжению постоянного смещения. В результате МКП 10 отпирается на время действия стробирующих импульсов, а ЭОП 9 преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости с помощью МКП 10. Изображение с экрана ЭОП 9 с помощью оптики переноса 11 (ее первого 12 и второго 13 линзовых компонентов) переносится на матрицу ПЗС ТВ камеры 14. Она преобразует изображение в видеосигнал, поступающий в ТВ монитор 15. С его экрана оператор наблюдает изображение. Это обеспечивается благодаря тому, что оператор плавно регулирует задержку в БРЗ 27 до тех пор, пока она не окажется равной времени прохождения импульсом излучения расстояния от устройства до объекта и обратно. При этом оператор видит изображение объекта и распознает его. Чтобы оператору не приходилось непрерывно регулировать задержку в процессе взаимного перемещения по глубине объекта и АИ ТВ ПНВ, всякий раз подстраивая задержку под это непрерывно изменяющееся расстояние между объектом и АИ ТВ ПНВ, используется блок управления 4. Импульсы излучения, отраженные от объекта, приходят в объектив 5, отражаются от дихроичного плоского зеркала 6 и приходят в первый линзовый элемент 30 оптики переноса 29. Он передает импульс излучения во второй линзовый элемент 31 оптики переноса 29. При этом импульсы излучения отражаются от плоского зеркала 33 и проходят через первое светоделительное зеркало 34. Эти импульсы обладают существенно более высокой амплитудой, чем амплитуда импульсов лазерного излучения с выхода второго светоделительного зеркала 21. ФПУ 32 преобразует импульсы излучения в электрические импульсы, которые усиливаются по амплитуде и передаются в амплитудный селектор импульсов 37. Он разделяет все приходящие в него импульсы по амплитуде. Благодаря этому низкоамплитудные импульсы с первого выхода амплитудного селектора импульсов 37 поступают на вход ЗГИ 26 и на первый вход схемы сравнения 38. В ней формируется разность во времени между низкоамплитудным и высокоамплитудным импульсами, пропорциональная дальности до объекта. Сигнал этой разности передается в измеритель временных интервалов 39, где осуществляется его измерение и оцифровка. Этот сигнал передается в ТВ монитор 15, на экране которого отображается цифровое значение дальности. В настоящее время разработана принципиальная схема устройства и выполнено его макетирование.After the object is detected, the AI TV NVG switches to the AI mode of operation. This turns on the ILO 2, the strobing unit 3 and the control unit 4. In the field of view of the observation unit 1, instead of the compensating plane-parallel plate 8, a narrow-band filter 7 is installed. In the ILO 2, under the action of the power supply 25, the tubular pump lamp 24 is excited. Since it is in one focus elliptical reflector 23, and the active medium 17 is in its other focus, then the radiation of the pump lamp 24 is completely concentrated on the active medium 17, pumping it. In the active medium 17, stimulated laser radiation occurs. It is amplified in the resonator formed by mirrors 16 and 18, enters out through the translucent mirror 18 and enters the Q-switch 19. It operates under the action of its power supply 20. radiation. It passes through the second beam-splitting mirror 21 and is collimated using the inverted Galileo telescopic system 22, creating an illumination spot on the object. The radiation pulses reflected from the object arrive at the lens 5, pass through the dichroic flat mirror 6 and the narrow-band filter 7, which performs the spectral selection of the object against the background of light interference. The lens 5 creates an image on the photocathode of the image intensifier tube 9. Prior to the arrival of the radiation pulse at the photocathode of the image intensifier tube 9, its MCP 10 is locked by a DC bias voltage coming from the output of the FSI 28. Insignificant in amplitude laser radiation pulses from the output of the Q-switch 19, reflected from the second beam-splitting mirror 21, with the help of the projection lens 35 and the second lens element 31 are projected onto the photosensitive area of the FPU 32, reflected from the first beam-splitting mirror 34. The FPU 32 generates electrical pulses of small amplitude at the output. They are amplified in the amplifier 36 and come to the pulse amplitude selector 37. It separates small amplitude pulses from large amplitude pulses and sends small amplitude pulses from the first output of the pulse amplitude selector 37 to the input of the OGI 26 operating in standby mode. It converts electrical pulses into clock pulses that enter the BRZ 27. It forms a smoothly adjustable delay. Synchronization pulses from the input of the BRZ 27 are fed to the input of the FSI 28. At the moment the radiation pulse arrives at the photocathode of the image intensifier tube 9, the FSI 28 supplies voltage pulses (strobe pulses) to the MCP 10, equal in amplitude, but reverse in polarity with respect to the DC bias voltage. As a result, the MCP 10 is unlocked for the duration of the strobe pulses, and the image intensifier tube 9 converts the image into a visible one and enhances it in brightness using the MCP 10. The image from the screen of the image intensifier tube 9 using the transfer optics 11 (its first 12 and second 13 lens components) is transferred to matrix CCD TV camera 14. It converts the image into a video signal that enters the TV monitor 15. From its screen, the operator observes the image. This is ensured by the fact that the operator smoothly adjusts the delay in the BRZ 27 until it is equal to the time it takes the radiation pulse to travel the distance from the device to the object and back. In this case, the operator sees the image of the object and recognizes it. So that the operator does not have to continuously adjust the delay in the process of mutual movement along the depth of the object and AI TV NVD, each time adjusting the delay to this continuously changing distance between the object and AI TV NVD, control unit 4 is used. Radiation pulses reflected from the object arrive at the lens 5 are reflected from the dichroic flat mirror 6 and arrive at the first lens element 30 of the transfer optics 29. It transmits the radiation pulse to the second lens element 31 of the transfer optics 29. In this case, the radiation pulses are reflected from the flat mirror 33 and pass through the first beam-splitting mirror 34. These the pulses have a significantly higher amplitude than the amplitude of the laser radiation pulses from the output of the second beam-splitting mirror 21. FPU 32 converts the radiation pulses into electrical pulses, which are amplified in amplitude and transmitted to the amplitude pulse selector 37. It separates all the pulses coming into it in amplitude. Due to this, low-amplitude pulses from the first output of the amplitude pulse selector 37 are fed to the input of the GGI 26 and to the first input of the comparison circuit 38. It forms a time difference between the low-amplitude and high-amplitude pulses, which is proportional to the distance to the object. The signal of this difference is transmitted to the time interval meter 39, where it is measured and digitized. This signal is transmitted to the TV monitor 15, on the screen of which the digital value of the range is displayed. At present, a schematic diagram of the device has been developed and its prototyping has been completed.

Таким образом, благодаря вводу в устройство дополнительных электронных блоков и оптики, приводящих к оперативному изменению задержки в зависимости от расстояния от объекта наблюдения до устройства без вмешательства оператора, расширяются функции фотоприемного устройства и обеспечивается точное измерение дальности до объекта наблюдения.Thus, due to the introduction of additional electronic units and optics into the device, which lead to a rapid change in the delay depending on the distance from the object of observation to the device without operator intervention, the functions of the photodetector are expanded and accurate measurement of the distance to the object of observation is ensured.

Claims

An active-pulse television night vision device, containing an observation unit consisting of a narrow-band filter installed in series on the optical axis of the lens, a narrow-band filter with the possibility of replacing it with a compensating plane-parallel plate, an image intensifier tube with a microchannel plate, transfer optics, the first lens component of which is focused on the screen electron-optical converter, and its second component is focused on the CCD matrix of a television camera connected to a television monitor, a strobing unit containing a master pulse generator connected in series, an adjustable delay unit and a gate pulse shaper, the output of which is connected to a microchannel plate, a pulsed laser illuminator on based on a solid-state laser, consisting of a resonator reflecting mirror installed in series on the optical axis, an active medium, a semitransparent resonator mirror, a Q-switch based on a cell Pockels, connected to its power supply, and Galileo's inverted telescopic system, the pulsed laser illuminator also contains an elliptical mirror reflector, in one focus of which the active medium is installed, and in the other focus - a tubular pump lamp connected to its power supply, characterized in that additionally, a control unit is provided, which contains a second transfer optics containing its first and second lens elements, a photodetector, a flat mirror, the first beam-splitting flat mirror, a projection lens, an amplifier, an amplitude pulse selector, a comparison circuit, a time interval meter, in the observation unit between a dichroic flat mirror is additionally introduced by the lens and a narrow-band filter, optically coupled through the second transfer optics, consisting of the first and second lens elements, with a photodetector, a flat mirror and the first beam-splitting mirror are installed in series between these elements o, optically coupled through the projection lens and the second beam-splitting mirror with the output of the Q-switch, and the second beam-splitting mirror is installed between the Q-switch and the inverted Galilean telescopic system, the output of the photodetector is connected through the amplifier to the amplitude pulse selector, the first output of which is connected to the input of the master pulse generator and to the first input of the comparison circuit, and the second output of the amplitude pulse selector is connected to the second input of the comparison circuit, the output of which is connected to the time interval meter, the first output of which is connected to the second input of the adjustable delay unit, and the second output is connected to the input of the television camera.