RU214062U1 - Дневно-ночной бинокль - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения, в частности к биноклям. Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение работы бинокля при неблагоприятных условиях видения. Указанный технический результат достигается за счет применения в бинокле ночного активно-импульсного канала.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения, в частности к биноклям.

Известен принятый за аналог бинокль, выполненный по патенту RU №2316030, (МПК G02B 23/12, опуб. 27.01.2006 г.) состоящий из двух идентичных оптических каналов. Каждый из них содержит последовательно установленные на оптической оси двухкомпонентный объектив, призменную оптическую систему в виде призмы Пехана и окуляр, причем один из каналов содержит также сетку, установленную в задней фокальной плоскости объектива, на которую сфокусирован окуляр. По той же схеме выполнен дневной бинокль Carl Zeiss Terra ED 10x42 Фирмы Carl Zeiss, Германия, http://www.premiurn-optics.ri/products/binoculars). Недостатком таких биноклей является невозможность работы ночью.

Известен принятый за прототип «Бинокль для дневного и ночного наблюдения» по патенту на изобретение RU №2581386, (МПК H01J 31/50, G02B 23/12, опуб. 10.10.2015. По этой же схеме выполнен бинокль БДН9 дневного и ночного наблюдения фирмы Фарвижн (РФ). Проспект фирмы Фарвижн, РФ, М, 2017 г. «Бинокль для дневного и ночного наблюдения БДН9». Бинокль, состоит из двух идентичных дневных каналов. Каждый из них содержит последовательно установленные на оптической оси двухкомпонентный объектив, призменную оптическую систему в виде призмы Пехана. Бинокль содержит ночной канал, состоящий из ночного трехкомпонентного объектива, электронно-оптического преобразователя с микроканальной пластиной, общую с ночным и с дневными каналами псевдобинокулярную окулярную систему, причем первый компонент ночного объектива является одновременно первым компонентом объектива дневного канала, а все три компонента ночного объектива оптически сопряжены с фотокатодом электронно-оптического преобразователя с помощью первого откидного плоского зеркала 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 ночного объектива, псевдобинокулярная окулярная система содержит проекционный объектив, сфокусированный на экран электронно-оптического преобразователя и установленный перед зеркальной двугранной призмой, сопрягающей 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. Данный бинокль может работать как днем, так и ночью. Недостатком его является невозможность работы при неблагоприятных условиях видения (дымка, туман, дождь, снегопад, воздействие мощных световых помех и др.).

Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение работы бинокля при неблагоприятных условиях видения.

Указанная задача решается тем, что дневно-ночной бинокль, содержащий два идентичных дневных 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 ночного объектива, электронно-оптического преобразователя с микроканальной пластиной, а также общей с дневным каналом псевдобиноклярной окулярной системы, первый компонент ночного объектива является одновременно первым компонентом объектива дневного канала, а все три компонента ночного объектива оптически сопряжены с фотокатодом электронно-оптического преобразователя с помощью первого откидного плоского зеркала 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 ночного объектива, псевдобинокулярная окулярная система содержит проекционный объектив, сфокусированный на экран электронно-оптического преобразователя и установленный перед зеркальной двугранной призмой, сопрягающей 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 дополнительно содержит активно-импульсный канал, состоящий из импульсного лазерного осветителя, блока стробирования и блока наблюдения, являющегося одновременно ночным каналом, импульсный лазерный осветитель содержит блок накачки, подключенный к импульсному лазерному полупроводниковому излучателю, на который сфокусирован объектив формирования излучения, состоящий из первого компонента объектива дневного канала, дополнительно введенного дихроичного плоского зеркала, первая оптическая поверхность которого оптически сопряжена с дополнительно введенным первым вспомогательным линзовым компонентом, непосредственно сфокусированным на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, блок стробирования содержит задающий генератор импульсов, первый выход которого подключен ко входу блока накачки, а второй выход через блок регулируемой задержки подключен к формирователю стробирующих импульсов, выход которого подключен к микроканальной пластине, второй выход блока регулируемой задержки подключен через измеритель временных интервалов к цифровому светодиодному дисплею, оптически сопряженному через дополнительно введенный второй вспомогательный линзовый компонент и через вторую отражающую поверхность дихроичного плоского зеркала со вторым компонентом объектива дневного канала.

Указанный технический результат достигается за счет применения в бинокле ночного активно-импульсного канала.

Блок-схема предлагаемой полезной модели представлена на чертеже фиг. 1. Бинокль содержит два идентичных дневных канала 1 и 2. Каждый из них состоит из двухкомпонентного объектива 3, 4 (5, 6), призмы Пехана 7 (8) и общей псевдобиноклярной окулярной системы 9. Устройство содержит ночной канал, состоящий из трехкомпонентного ночного объектива 3, 10, 11, электронно-оптического преобразователя (ЭОП) 12 с микроканальной пластиной (МКП) 13, а также содержит общую с дневными каналами 1 и 2 псевдобинокулярную систему 9. Первый компонент 3 ночного объектива является одновременно первым компонентом 3 объектива дневного канала 1. Все три компонента 3, 10, 11 ночного объектива оптически сопряжены с фотокатодом ЭОП 12 с помощью первого откидного плоского зеркала 14 и второго плоского зеркала 15. Первое откидное зеркало 14 установлено между первым 3 и вторым 4 компонентами объектива дневного канала 1 с возможностью вывода зеркала 14 из хода лучей в положение, показанное на фиг. 1 пунктиром. Второе плоское зеркало 15 установлено между вторым 10 и третьим И компонентами ночного объектива. Псевдобинокулярная окулярная система 9 содержит проекционный объектив 16, сфокусированный на экран ЭОП 12 и установленный перед двугранной зеркальной призмой 17. Она сопрягает проекционный объектив 16 с двумя окулярными каналами 18 и 19, каждый из которых состоит из промежуточного объектива 20 (21), куб-призмы 22 (23), ромб-призмы 24 (25) и окуляра 26 (27). В одном из окулярных каналов (например, 19) на выходе ромб-призмы 25 установлена сетка 28, на которую сфокусирован окуляр 27 этого канала 19. Устройство содержи также активно-импульсный (АИ) канал. Он содержит импульсный лазерный осветитель (ИЛО) 29 и блок стробирования 30, а также блок наблюдения, являющийся одновременно ночным каналом. ИЛО 29 содержит блок накачки 31, подключенный к импульсному лазерному полупроводниковому излучателю (ИЛПИ) 32. На него сфокусирован объектив формирования излучения, состоящий из первого компонента 5 объектива дневного канала 2, дихроичного плоского зеркала 33, первая отражающая поверхность 34 которого оптически сопряжена с первым вспомогательным линзовым компонентом 35, непосредственно сфокусированным на ИЛПИ 32. Блок стробирования 30 содержит задающий генератор импульсов (ЗГИ) 36, первый выход которого подключен ко входу блока накачки 31, а второй выход - через блок регулируемой задержки (БРЗ) 37 к формирователю стробирующих импульсов (ФСИ) 38, выход которого подключен к МКП 13. Второй выход БРЗ 37 через измеритель временных интервалов (ИВИ) 39 подключен к цифровому светодиодному дисплею 40. Он оптически сопряжен через второй вспомогательный линзовый компонент 41 и через вторую отражающую поверхность 42 дихроичного плоского зеркала 33 со вторым компонентом 6 дневного канала 2.

Указанные элементы конструктивно объединены в едином корпусе и механически скреплены друг с другом.

Устройство работает следующим образом. При работе в дневных условиях функционируют дневные каналы 1 и 2. Свет Солнца, отраженный от объекта наблюдения и окружающего его фона, приходит в двухканальный объектив 3, 4 (5, 6) дневных каналов 1 (2). Каждый из этих объективов создает перевернутое изображение объекта и фона в своей фокальной плоскости. Полученное изображение оборачивается на 180° с помощью призмы Пехана 7 (8), становится прямым и передается в псевдобинокулярную окулярную систему 9. С помощью проекционного объектива 16, двугранной зеркальной призмы 17, промежуточных объективов 20 (21), куб-призмы 22 (23) и ромб-призмы 24 (25) изображение передается в переднюю фокальную плоскость окуляра 26 (27). Через эти окуляры 26 (27) оператор наблюдает изображение. При этом откидное плоское зеркало 14 выведено из хода лучей в положение, показанное на фиг. 1 пунктиром. За счет наличия в фокальной плоскости окуляра 27 сетки 28 ее изображение накладывается на изображение объекта и фона. Деления шкалы 28 позволяют оператору грубо измерять дальность до объекта методом «с базой на цели».

При работе устройства ночью в пассивном режиме используется ночной канал. Излучение звезд и Луны, определяющее уровень естественной ночной освещенности, отражается от объекта наблюдения и окружающего его фона, приходит в трехкомпонентный ночной объектив 3, 10, 11, затем излучение отражается от откидного плоского зеркала 14, которое введено в ход лучей, как показано на чертеже фиг. 1 сплошной линией, потом отражается от плоского зеркала 15, и на фотокатоде ЭОП 12 с помощью трехкомпонентного объектива 3, 10, 11 создается изображение объекта и фона.

ЭОП 12 преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости с помощью МКП 13. Изображение с экрана ЭОП 12 с помощью проекционного объектива 16 передается на двугранную зеркальную призму 17. Она передает изображение в правый 18 и левый 19 окулярные каналы. Проекционные объективы 20 (21) передают изображения через куб-призмы 22 (23) и ромб-примы 24 (25) в переднюю фокальную плоскость окуляров 26 (27), через которые оператор наблюдает изображение. При работе на сравнительно малых дальностях оператор не только обнаруживает, но и распознает объект, а при работе на повышенных дальностях осуществляет только поиск и обнаружение объекта. В последнем случае для распознавания объекта устройство переключается в АИ режим работы. Для этого включаются ИЛО 29 и блок стробирования 30. С первого выхода ЗГИ 36 подаются синхроимпульсы на вход блока накачки 31. Он преобразует синхроимпульсы в импульсы тока накачки, которые поступают в ИЛПИ 32. Он генерирует соответствующие импульсы излучения на длине волны 0,85 мкм. ОФИ (элементы 35, 34, 5) коллимируют это излучение и направляют его на объект наблюдения, создавая на нем пятно подсвета. Импульсы излучения, отраженные от объекта, приходят в ночной объектив (элементы 3, 14, 10, 15, 11), который формирует изображение на фотокатоде ЭОП 12. До прихода на фотокатод 12 импульса излучения, отраженного от объекта, МКП 13 заперта напряжением постоянного смещения, подаваемого на МКП 13 с выхода ФСИ 38. Одновременно с подачей на вход блока накачки 31 синхроимпульсов с первого выхода ЗГИ 36 со второго его выхода подаются синхроимпульсы на вход БРЗ 37. В нем формируется плавно регулируемая задержка синхроимпульсов со второго выхода ЗГИ 36 по отношению к синхроимпульсам с первого выхода ЗГИ 36. Сигнал с выхода БРЗ 37 подается в ФСИ 38. Он формирует импульсы напряжения, амплитуда которых равна амплитуде напряжения постоянного смещения, но противоположна ему по знаку. Благодаря этому МКП 13 отпирается на время, равное длительности импульса напряжения (импульса строба). Таким образом, МКП 13 выполняет роль электронного затвора, который отпирается в тот момент, когда импульс излучения подсвета формирует изображение на фотокатоде ЭОП 12, на время действия импульса строба, длительность которого равна или несколько превышает длительность импульсов излучения подсвета. Это произойдет тогда, когда время задержки окажется равным времени прохождения импульсом излучения подсвета расстояния от устройства до объекта и обратно. ЭОП 12 преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости с помощью МКП 13. Далее изображение наблюдается оператором через псевдобинокулярную окулярную систему 9 так, как это было описано выше. Оператор распознает изображение объекта и измеряет дальность до него. Последнее обеспечивается за счет подачи со второго выхода БРЗ 37 задержки, соответствующей дальности до объекта, на ИВИ 39. Он обеспечивает измерение времени задержки, преобразует этот временной интервал в цифровой сигнал, который поступает в цифровой светодиодный дисплей 40. На своем табло он показывает значение дальности до объекта. Изображение с экрана дисплея 40 с помощью второго вспомогательного линзового компонента 41 передается через вторую отражающую поверхность 42 дихроичного зеркала 33 на второй компонент 6 объектива дневного канала 2 и далее через вторую призму Пехана 8, куб-призму 23, ромб-призму 25, сетку 28 и окуляр 27 в глаз оператора, который считывает значение дальности до объекта.

Дихроичное зеркало 33 пропускает излучение в видимой области спектра 0,38 - 0,78 мкм и отражает излучение на длине волны ИЛО 29 0,85 мкм от своей первой оптической поверхности 34, а также излучение дисплея 40 на длине волны 0,63 мкм от своей второй оптической поверхности 42.

В настоящее время разработана принципиальная схема устройства и выполнено его макетирование.

Таким образом, за счет применения в бинокле ночного активно-импульсного канала обеспечивается работа бинокля при неблагоприятных условиях видения.

Claims (1)

1. Дневно-ночной бинокль, содержащий два идентичных дневных 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 ночного объектива, электронно-оптического преобразователя с микроканальной пластиной, а также общей с дневным каналом псевдобиноклярной окулярной системы, первый компонент ночного объектива является одновременно первым компонентом объектива дневного канала, а все три компонента ночного объектива оптически сопряжены с фотокатодом электронно-оптического преобразователя с помощью первого откидного плоского зеркала 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 ночного объектива, псевдобинокулярная окулярная система содержит проекционный объектив, сфокусированный на экран электронно-оптического преобразователя и установленный перед зеркальной двугранной призмой, сопрягающей 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 дополнительно содержит активно-импульсный канал, состоящий из импульсного лазерного осветителя, блока стробирования и блока наблюдения, являющегося одновременно ночным каналом, импульсный лазерный осветитель содержит блок накачки, подключенный к импульсному лазерному полупроводниковому излучателю, на который сфокусирован объектив формирования излучения, состоящий из первого компонента объектива дневного канала, дополнительно введенного дихроичного плоского зеркала, первая оптическая поверхность которого оптически сопряжена с дополнительно введенным первым вспомогательным линзовым компонентом, непосредственно сфокусированным на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, блок стробирования содержит задающий генератор импульсов, первый выход которого подключен ко входу блока накачки, а второй выход через блок регулируемой задержки подключен к формирователю стробирующих импульсов, выход которого подключен к микроканальной пластине, второй выход блока регулируемой задержки подключен через измеритель временных интервалов к цифровому светодиодному дисплею, оптически сопряженному через дополнительно введенный второй вспомогательный линзовый компонент и через вторую отражающую поверхность дихроичного плоского зеркала со вторым компонентом объектива дневного канала.

Images