RU214631U1

RU214631U1 - Multi-channel night vision device

Info

Publication number: RU214631U1
Application number: RU2022115579U
Authority: RU
Inventors: Виктор Генрихович Волков; Павел Дмитриевич Гиндин; Владимир Владимирович Карпов; Сергей Алексеевич Кузнецов
Original assignee: Акционерное общество "Московский завод "САПФИР"
Filing date: 2022-06-09
Publication date: 2022-11-08

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения, в частности к приборам ночного видения (ПНВ). Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение работы в широком диапазоне изменения внешних условий с возможностью наблюдения при пониженном уровне ЕНО и при пониженном уровне температурного контраста объекта наблюдения с фоном. Данная задача решается благодаря тому, что устройство дополнительно содержит второй тепловизионный канал для работы в области спектра 3-5 мкм, второй телевизионный канал для работы в области спектра 0,9-1,7 мкм, лазерные осветители для работы на длинах волн 0,85 мкм, 1,55 мкм, 4,2 мкм и 10,3 мкм.

The proposed utility model relates to the technology of optical-electronic surveillance devices, in particular to night vision devices (NVD). The task of the proposed utility model is to provide operation in a wide range of changes in external conditions with the possibility of observation at a reduced level of ENO and at a reduced level of temperature contrast of the object of observation with the background. This problem is solved due to the fact that the device additionally contains a second thermal imaging channel for operation in the spectral region of 3-5 μm, a second television channel for operation in the spectral region of 0.9-1.7 μm, laser illuminators for operation at wavelengths of 0.85 µm, 1.55 µm, 4.2 µm and 10.3 µm.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения, в частности к приборам ночного видения (ПНВ).The proposed utility model relates to the technology of optical-electronic surveillance devices, in particular to night vision devices (NVD).

Известен принятый за аналог двухканальный ПНВ FIITS фирмы Night Visionus (США), состоящий из ночного канала на основе электронно-оптического преобразователя (ЭОП) и тепловизионного канала (см. Волков В.Г., Гиндин П.Д. Достижения в технике видения. М.: Техносфера, 2019, книга 2, с. 991, фото 7.9.6). Канал на основе ЭОП работает в области спектра 0,4-0,9 мкм, а тепловизионный канал - в области спектра 8-12 мкм. Канал на основе ЭОП состоит из последовательно установленных на оптической оси ночного объектива, ЭОП и окуляра. Тепловизионный канал состоит из последовательно установленных на оптической оси инфракрасного (ИК) объектива, тепловизионного модуля, содержащего последовательно электрически соединенные микроболометрическую матрицу фотодетекторов, электронный блок, ТВ монитора в виде OLED-дисплея, окуляра. Каждый канал выполнен под соответствующий глаз оператора. Его мозг объединяет изображения обоих каналов в единое изображение. Недостатками устройства являются низкое качество изображения, ограниченность рабочей области спектра, что препятствует работе в широком диапазоне изменения внешних условий, а также невозможность работы при пониженном уровне естественной ночной освещенности (ЕНО) ниже нормированного значения ЕНО≤3×10^-3 лк вплоть до полной темноты, а также при пониженном уровне температурных контрастов объекта наблюдения с окружающим его фоном.A two-channel night vision device FIITS by Night Visionus (USA) adopted as an analogue is known, consisting of a night channel based on an image intensifier tube and a thermal imaging channel (see Volkov V.G., Gindin P.D. Achievements in vision technology. M .: Technosphere, 2019, book 2, p. 991, photo 7.9.6). The ICT-based channel operates in the 0.4-0.9 µm spectrum region, and the thermal imaging channel operates in the 8-12 µm spectral region. A channel based on an image intensifier tube consists of a night objective, an image intensifier tube, and an eyepiece mounted in series on the optical axis. The thermal imaging channel consists of an infrared (IR) lens installed in series on the optical axis, a thermal imaging module containing a microbolometric array of photodetectors electrically connected in series, an electronic unit, a TV monitor in the form of an OLED display, and an eyepiece. Each channel is made under the corresponding eye of the operator. His brain combines the images of both channels into a single image. The disadvantages of the device are poor image quality, limited working area of the spectrum, which prevents operation in a wide range of changes in external conditions, as well as the inability to work at a reduced level of natural night illumination (ENO) below the normalized value of ENO≤3×10 ^-3 lux up to complete darkness. , as well as at a reduced level of temperature contrasts of the object of observation with its surrounding background.

Известен принятый за прототип двухканальный ПНВ Griffin™ фирмы DEP Imaging (Швейцария) (см. Волков В.Г., Гиндин П.Д. Достижения в технике видения. М.: Техносфера, 2019, книга 2, с. 990, фото 7.9.2 - 7.9.4). ПНВ содержит телевизионный (ТВ) канал, тепловизионный канал и блок электронной обработки (БЭО). ТВ канал работает в области спектра 0,4-0,9 мкм, а тепловизионный канал - в области спектра 8-12 мкм. ТВ канал состоит из последовательно установленных на оптической оси ТВ объектива и ТВ камеры, содержащей ЭОП, экран которого стыкован с комплементарной структурой металл-оксид-проводника (КМОП) матрицей фотодетекторов. Тепловизионный канал состоит из последовательно установленных на оптической оси ИК объектива, тепловизионного модуля, содержащего последовательно электрически соединенные микроболометрическую матрицу фотодетекторов и электронный блок. При этом видеосигналы с выхода КМОП матрицы и электронного блока передаются в БЭО, где они микшируются и создают единое интегрированное изображение. Оно совмещает в себе лучшие информационные признаки изображений ТВ и тепловизионного каналов за счет микропроцессорной цифровой обработки изображений в реальном масштабе времени. Выход БЭО подключен к ТВ монитору в виде OLED-дисплея. Благодаря микшированию и микропроцессорной обработке изображения в БЭО данное устройство обладает более высоким качеством изображения, чем устройство-аналог. Однако по-прежнему сохраняется невозможность работы при пониженном уровне естественной ночной освещенности (ЕНО) ниже нормированного значения ЕНО≤3×10^-3 лк вплоть до полной темноты, а также невозможность работы при пониженном уровне температурных контрастов объекта наблюдения с окружающим его фоном.A two-channel NVG Griffin™ by DEP Imaging (Switzerland) adopted as a prototype is known (see Volkov V.G., Gindin P.D. Advances in vision technology. M .: Technosfera, 2019, book 2, p. 990, photo 7.9. 2 - 7.9.4). NVD contains a television (TV) channel, a thermal imaging channel and an electronic processing unit (EPU). The TV channel operates in the 0.4-0.9 µm spectrum region, and the thermal imaging channel operates in the 8-12 µm spectrum region. The TV channel consists of a TV lens and a TV camera installed in series on the optical axis, containing an image intensifier tube, the screen of which is connected to a complementary metal-oxide-conductor (CMOS) structure of photodetectors. The thermal imaging channel consists of an IR lens installed in series on the optical axis, a thermal imaging module containing a microbolometric array of photodetectors electrically connected in series and an electronic unit. In this case, the video signals from the output of the CMOS matrix and the electronic unit are transmitted to the BEO, where they are mixed and create a single integrated image. It combines the best information features of TV images and thermal imaging channels due to microprocessor digital image processing in real time. The BEO output is connected to a TV monitor in the form of an OLED display. Thanks to mixing and microprocessor image processing in the BEO, this device has a higher image quality than its analogue device. However, it is still impossible to work at a reduced level of natural night illumination (ENO) below the normalized value of ENO≤3×10 ^-3 lux up to complete darkness, as well as the impossibility of working at a reduced level of temperature contrasts of the object of observation with its surrounding background.

Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение работы в широком диапазоне изменения внешних условий с возможностью наблюдения при пониженном уровне ЕНО и при пониженном уровне температурного контраста объекта наблюдения с фоном.The task of the proposed utility model is to provide operation in a wide range of changes in external conditions with the possibility of observation at a reduced level of ENO and at a reduced level of temperature contrast of the object of observation with the background.

Указанная задача решается тем, что многоканальный прибор ночного видения, состоящий из оптико-электронных телевизионного и тепловизионного каналов, причем телевизионный канал состоит из последовательно установленных на оптической оси телевизионного объектива и телевизионной камеры, выход которой подключен к первому входу промежуточного блока электронной обработки, тепловизионный канал состоит из последовательно установленных на оптической оси инфракрасного объектива и тепловизионного модуля, содержащего последовательно электрически соединенные микроболометрическую матрицу фотодетекторов и электронный блок, выход которого подключен ко второму входу промежуточного блока электронной обработки, выход которого подключен к телевизионному монитору, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй телевизионный канал и второй тепловизионный канал, в первом телевизионном канале между первым телевизионным объективом и первой телевизионной камерой дополнительно установлено первое дихроичное плоское зеркало, первый выход первой телевизионной камеры подключен к первому входу дополнительно введенного первого промежуточного блока электронной обработки, второй телевизионный канал состоит из последовательно установленных на оптической оси второго телевизионного объектива, второго дихроичного плоского зеркала и второй телевизионной камеры, первый выход которой подключен ко второму входу первого промежуточного блока электронной обработки, первый тепловизионный канал дополнительно содержит третье дихроичное плоское зеркало, установленное между первым инфракрасным объективом и первым тепловизионным модулем, первый электронный блок которого подключен к первому входу дополнительно введенного второго промежуточного блока электронной обработки, второй тепловизионный канал содержит последовательно установленные на оптической оси второй инфракрасный объектив, четвертое дихроичное плоское зеркало и второй тепловизионный модуль, содержащий последовательно электрически соединенные матрицу фотодетекторов на основе антимонида индия и второй электронный блок, выход которого подключен ко второму входу второго промежуточного блока электронной обработки, при этом выходы первого и второго промежуточных блоков электронной обработки подключены соответственно к первому и второму входам блока электронной обработки, подключенного к телевизионному монитору, устройство дополнительно содержит первый лазерный осветитель, содержащий первое пороговое устройство, вход которого подключен ко второму выходу второй телевизионной камеры, а выход которого через первый блок накачки подключен к первому лазерному полупроводниковому излучателю, который оптически сопряжен через второе дихроичное плоское зеркало со вторым телевизионным объективом, сфокусированным на первый лазерный полупроводниковый излучатель, дополнительно содержит второй лазерный осветитель, содержащий второе пороговое устройство, вход которого подключен ко второму выходу первой телевизионной камеры, а выход которого подключен через второй блок накачки ко второму лазерному полупроводниковому излучателю, который оптически сопряжен через первое дихроичное плоское зеркало с первым телевизионным объективом, сфокусированным на второй лазерный полупроводниковый излучатель, дополнительно содержит третий лазерный осветитель, содержащий третье пороговое устройство, вход которого подключен ко второму выходу второго электронного блока, а выход подключен через третий блок накачки к третьему лазерному полупроводниковому излучателю, оптически сопряженному через четвертое дихроичное плоское зеркало со вторым инфракрасным объективом, сфокусированным на третий лазерный полупроводниковый излучатель, устройство дополнительно содержит четвертый лазерный осветитель, содержащий четвертое пороговое устройство, вход которого подключен ко второму выходу первого блока электронной обработки, а выход подключен через четвертый блок накачки к четвертому импульсному лазерному полупроводниковому излучателю, оптически сопряженному через третье дихроичное плоское зеркало с первым инфракрасным объективом, сфокусированным на четвертый лазерный полупроводниковый излучатель.This problem is solved by the fact that a multi-channel night vision device, consisting of optical-electronic television and thermal imaging channels, and the television channel consists of a television lens and a television camera installed in series on the optical axis, the output of which is connected to the first input of the intermediate electronic processing unit, the thermal imaging channel consists of an infrared lens and a thermal imaging module installed in series on the optical axis, containing a microbolometric array of photodetectors electrically connected in series and an electronic unit, the output of which is connected to the second input of the intermediate electronic processing unit, the output of which is connected to a television monitor, characterized in that it additionally contains a second television channel and the second thermal imaging channel, in the first television channel between the first television lens and the first television camera, the first dichroic plate is additionally installed axial mirror, the first output of the first television camera is connected to the first input of the additionally introduced first intermediate electronic processing unit, the second television channel consists of a second television lens, a second dichroic flat mirror, and a second television camera installed in series on the optical axis, the first output of which is connected to the second input of the first intermediate electronic processing unit, the first thermal imaging channel additionally contains a third dichroic flat mirror installed between the first infrared lens and the first thermal imaging module, the first electronic unit of which is connected to the first input of the additionally introduced second intermediate electronic processing unit, the second thermal imaging channel contains sequentially installed on the optical axes the second infrared lens, the fourth dichroic flat mirror and the second thermal imaging module containing a photo matrix electrically connected in series detectors based on indium antimonide and a second electronic unit, the output of which is connected to the second input of the second intermediate electronic processing unit, while the outputs of the first and second intermediate electronic processing units are connected respectively to the first and second inputs of the electronic processing unit connected to a television monitor, the device additionally contains the first laser illuminator containing the first threshold device, the input of which is connected to the second output of the second television camera, and the output of which is connected through the first pump unit to the first laser semiconductor emitter, which is optically coupled through the second dichroic flat mirror with the second television lens focused on the first a laser semiconductor emitter, additionally contains a second laser illuminator containing a second threshold device, the input of which is connected to the second output of the first television camera, and the output of which is connected through the second pumping unit to the second laser semiconductor emitter, which is optically coupled through the first dichroic flat mirror with the first television lens focused on the second laser semiconductor emitter, additionally contains a third laser illuminator containing a third threshold device, the input of which is connected to the second output of the second electronic unit, and the output is connected through the third pumping unit to the third laser semiconductor emitter, optically coupled through the fourth dichroic flat mirror with the second infrared lens focused on the third laser semiconductor emitter, the device additionally contains a fourth laser illuminator containing a fourth threshold device, the input of which is connected to the second output the first electronic processing unit, and the output is connected through the fourth pump unit to the fourth pulsed laser semiconductor emitter, optically coupled through the third di A chroic flat mirror with the first infrared lens focused on the fourth laser semiconductor emitter.

Данная задача решается благодаря тому, что устройство дополнительно содержит второй тепловизионный канал для работы в области спектра 3-5 мкм, второй телевизионный канал для работы в области спектра 0,9-1,7 мкм, лазерные осветители для работы на длинах волн 0,85 мкм, 1,55 мкм, 4,2 мкм и 10,3 мкм.This problem is solved due to the fact that the device additionally contains a second thermal imaging channel for operation in the spectral region of 3-5 μm, a second television channel for operation in the spectral region of 0.9-1.7 μm, laser illuminators for operation at wavelengths of 0.85 µm, 1.55 µm, 4.2 µm and 10.3 µm.

Блок-схема предлагаемого устройства представлена на чертеже фиг. 1. Устройство содержит четыре оптико-электронных канала с взаимно параллельными оптическими осями. Первый телевизионный (ТВ) канал 1 состоит из последовательно установленных на оптической оси первого ТВ объектива 2, первого дихроичного плоского зеркала 3, первой ТВ камеры 4, выход которой подключен к первому входу первого промежуточного блока электронной обработки (БЭО) 5. При этом первый ТВ объектив 2 сфокусирован на матрицу ПЗС первой ТВ камеры 4, работающей в области спектра 0,4-1,1 мкм. Второй ТВ канал 6 состоит из последовательно установленных на оптической оси второго ТВ объектива 7, второго дихроичного плоского зеркала 8, второй ТВ камеры 9, выход которой подключен ко второму входу первого промежуточного БЭО 5. При этом второй ТВ объектив 7 сфокусирован на матрицу фотодетекторов на основе соединения InGaAs второй ТВ камеры 9, работающей в области спектра 0,9-1,7 мкм. Первый тепловизионный канал 10 содержит последовательно установленные на оптической оси первый инфракрасный (ИК) объектив 11, третье дихроичное плоское зеркало 12, первый тепловизионный модуль 13, состоящий из микроболометрической матрицы фото детекторов 14, работающей в области спектра 8-12 мкм и подключенной к первому электронному блоку (ЭБ) 15, первый выход которого подключен к первому входу второго промежуточного БЭО 16. При этом первый ИК объектив 11 сфокусирован на микроболометрическую матрицу фото детекторов 14. Второй тепловизионный канал 17 состоит из последовательно установленных на оптической оси второго ИК объектива 18, четвертого дихроичного плоского зеркала 19 и второго тепловизионного модуля 20. Он содержит матрицу фото детекторов на основе антимонида индия 21, работающую в области спектра 3-5 мкм и подключенную ко второму ЭБ 22, первый выход которого подключен ко второму входу второго промежуточного БЭО 16. При этом второй ИК объектив 18 сфокусирован на матрицу фото детекторов на основе антимонида индия 21. Устройство содержит первый лазерный осветитель 23, содержащий первое пороговое устройство 24, вход которого подключен ко второму выходу второй ТВ камеры 9, а выход через первый блок накачки 25 подключен к первому лазерному полупроводниковому излучателю (ЛПИ) 26, излучающему на длине волны 0,85 мкм. Первый ЛПИ 26 оптически сопряжен через второе дихроичное плоское зеркало 8 со вторым ТВ объективом 7, сфокусированным на первый ЛПИ 26. Устройство содержит второй лазерный осветитель 27, содержащий второе пороговое устройство 28, вход которого подключен ко второму выходу первой ТВ камеры 4, а выход подключен через второй блок накачки 29 ко второму ЛПИ 30 и излучающему на длине волны 1,55 мкм. Второй ЛПИ 30 оптически сопряжен через первое дихроичное плоское зеркало 3 с первым ТВ объективом 2, сфокусированным на второй ЛПИ 30. Устройство содержит третий лазерный осветитель 31, содержащий третье пороговое устройство 32, вход которого подключен ко второму выходу второго ЭБ 22, а выход подключен через третий блок накачки 33 к третьему ЛПИ 34, излучающему на длине волны 10,3 мкм. Третий ЛПИ 34 оптически сопряжен через четвертое дихроичное плоское зеркало 19 со вторым ИК объективом 18, сфокусированным на третий ЛПИ 34. Устройство содержит четвертый лазерный осветитель 35, содержащий четвертое пороговое устройство 36, вход которого подключен ко второму выходу первого ЭБ 15, а выход подключен к четвертому ЛПИ 38 через четвертый блок накачки 37. Четвертый ЛПИ 38 излучает на длине волны 4,2 мкм. Он оптически сопряжен через третье дихроичное плоское зеркало 12 с первым ИК объективом 11, сфокусированным на четвертый ЛПИ 38. Выходы первого промежуточного БЭО 5 и второго промежуточного БЭО 16 подключены соответственно к первому и второму входам БЭО 39, выход которого подключен к ТВ монитору 40, выполненному на основе OLED-дисплея.The block diagram of the proposed device is shown in Fig. 1. The device contains four optical-electronic channels with mutually parallel optical axes. The first television (TV) channel 1 consists of the first TV lens 2 installed in series on the optical axis, the first dichroic flat mirror 3, the first TV camera 4, the output of which is connected to the first input of the first intermediate electronic processing unit (ECU) 5. In this case, the first TV lens 2 is focused on the CCD matrix of the first TV camera 4, operating in the spectral region of 0.4-1.1 μm. The second TV channel 6 consists of a second TV lens 7 installed in series on the optical axis, a second dichroic flat mirror 8, a second TV camera 9, the output of which is connected to the second input of the first intermediate BEO 5. In this case, the second TV lens 7 is focused on a matrix of photodetectors based on connection InGaAs second TV camera 9, operating in the spectral region of 0.9-1.7 μm. The first thermal imaging channel 10 contains the first infrared (IR) lens 11, the third dichroic flat mirror 12, the first thermal imaging module 13, which consists of a microbolometric array of photo detectors 14, operating in the spectral region of 8-12 μm and connected to the first electronic block (EB) 15, the first output of which is connected to the first input of the second intermediate BEO 16. In this case, the first IR lens 11 is focused on the microbolometric matrix of photo detectors 14. The second thermal imaging channel 17 consists of the second IR lens 18, the fourth dichroic flat mirror 19 and the second thermal imaging module 20. It contains a matrix of photo detectors based on indium antimonide 21, operating in the spectral region of 3-5 μm and connected to the second EB 22, the first output of which is connected to the second input of the second intermediate BEO 16. In this case, the second IR lens 18 focused on photo sensor vectors based on indium antimonide 21. The device contains the first laser illuminator 23, containing the first threshold device 24, the input of which is connected to the second output of the second TV camera 9, and the output through the first pump unit 25 is connected to the first laser semiconductor emitter (LSI) 26 emitting at a wavelength of 0.85 µm. The first LPI 26 is optically coupled through the second dichroic flat mirror 8 with the second TV lens 7 focused on the first LPI 26. The device contains a second laser illuminator 27 containing a second threshold device 28, the input of which is connected to the second output of the first TV camera 4, and the output is connected through the second pump unit 29 to the second LPI 30 and emitting at a wavelength of 1.55 μm. The second LPI 30 is optically coupled through the first dichroic flat mirror 3 with the first TV lens 2 focused on the second LPI 30. the third pump unit 33 to the third LPI 34 emitting at a wavelength of 10.3 μm. The third LPI 34 is optically coupled through the fourth dichroic flat mirror 19 with the second IR lens 18 focused on the third LPI 34. the fourth LPI 38 through the fourth pump unit 37. The fourth LPI 38 emits at a wavelength of 4.2 μm. It is optically coupled through the third dichroic flat mirror 12 with the first IR lens 11 focused on the fourth LPI 38. The outputs of the first intermediate BEO 5 and the second intermediate BEO 16 are connected respectively to the first and second inputs of the BEO 39, the output of which is connected to the TV monitor 40, made based on OLED display.

Первое дихроичное плоское зеркало 3 пропускает к области спектра 0,4-1,1 мкм и отражает на длине волны 1,55 мкм. Второе дихроичное плоское зеркало 8 пропускает в области спектра 0,9-1,7 мкм и отражает на длине волны 0,85 мкм. Третье дихроичное плоское зеркало 12 пропускает в области спектра 8-12 мкм и отражает на длине волны 4,2 мкм. Четвертое дихроичное плоское зеркало 19 пропускает в области спектра 3-5 мкм и отражает на длине волны 10,3 мкм. Первый ТВ объектив 2 работает в области спектра 0,4-1,1 мкм и на длине волны 1,55 мкм, второй ТВ объектив 7 работает в области спектра 0,8-1,7 мкм и на длине волны 0,85 мкм. Первый ИК объектив 11 работает в области спектра 8-12 мкм и на длине волны 4,2 мкм. Второй ИК объектив 18 работает в области спектра 3-5 мкм и на длине волны 10,3 мкм.The first dichroic flat mirror 3 transmits to the spectral region of 0.4-1.1 μm and reflects at a wavelength of 1.55 μm. The second dichroic flat mirror 8 transmits in the spectral region of 0.9-1.7 μm and reflects at a wavelength of 0.85 μm. The third dichroic flat mirror 12 transmits in the spectral region of 8-12 µm and reflects at a wavelength of 4.2 µm. The fourth dichroic flat mirror 19 transmits in the spectral region of 3-5 µm and reflects at a wavelength of 10.3 µm. The first TV lens 2 operates in the spectral region of 0.4-1.1 μm and at a wavelength of 1.55 μm, the second TV lens 7 operates in the spectral region of 0.8-1.7 μm and at a wavelength of 0.85 μm. The first IR lens 11 operates in the spectral region of 8-12 µm and at a wavelength of 4.2 µm. The second IR lens 18 operates in the spectral region of 3-5 µm and at a wavelength of 10.3 µm.

Устройство работает следующим образом. Первоначально функционируют четыре оптико-электронных канала без лазерных осветителей. При этом для первого 1 и второго 6 ТВ каналов рабочие области спектра 0,4-1,1 мкм и 0,9-1,7 мкм взаимно дополняют друг друга. Излучение ЕНО в области спектра 0,4-1,1 мкм, уровень которого определяется излучением звезд и Луны, отражается от объекта, окружающего его фона и поступает в первый ТВ канал 1 на вход первого ТВ объектива 2. Он формирует изображение объекта и фона на матрице ПЗС первой ТВ камеры 4 для области спектра 0,4-1,1 мкм. При этом излучение проходит через первое дихроичное зеркало 3. ТВ камера 4 преобразует изображение в видеосигнал, который поступает на первый вход первого промежуточного БЭО 5. Одновременно излучение ЕНО для области спектра 0,9-1,7 мкм, уровень которого определяется излучением звезд и Луны, отражается от объекта, окружающего его фона и поступает во второй ТВ канал 6 на вход второго ТВ объектива 7. Он формирует изображение объекта и фона на матрице ПЗС второй ТВ камеры 9 для области спектра 0,9-1,7 мкм. При этом излучение проходит через второе дихроичное зеркало 8. Вторая ТВ камера 9 преобразует изображение в видеосигнал, который поступает на второй вход первого промежуточного БЭО 5. В первом промежуточном БЭО 5 микшируются видеосигналы с входов первого 1 и второго 6 ТВ каналов.The device works as follows. Initially, four optical-electronic channels function without laser illuminators. At the same time, for the first 1 and second 6 TV channels, the working spectral regions of 0.4-1.1 μm and 0.9-1.7 μm mutually complement each other. The EHO radiation in the spectral region of 0.4-1.1 μm, the level of which is determined by the radiation of stars and the Moon, is reflected from the object surrounding its background and enters the first TV channel 1 at the input of the first TV lens 2. It forms an image of the object and the background on CCD matrix of the first TV camera 4 for the spectral region of 0.4-1.1 μm. In this case, the radiation passes through the first dichroic mirror 3. The TV camera 4 converts the image into a video signal, which is fed to the first input of the first intermediate BEO 5. At the same time, the ENO radiation for the spectral region of 0.9-1.7 μm, the level of which is determined by the radiation of stars and the Moon , is reflected from the object surrounding its background and enters the second TV channel 6 at the input of the second TV lens 7. It forms an image of the object and the background on the CCD matrix of the second TV camera 9 for the spectral region of 0.9-1.7 microns. In this case, the radiation passes through the second dichroic mirror 8. The second TV camera 9 converts the image into a video signal, which is fed to the second input of the first intermediate BEO 5. In the first intermediate BEO 5, the video signals from the inputs of the first 1 and second 6 TV channels are mixed.

Если уровень ЕНО для первого ТВ канала 1 окажется ниже некоторого порогового уровня, то срабатывает второе пороговое устройство 28. Оно запускает второй блок накачки 29, который подает ток накачки на второй ЛПИ 30. Он генерирует излучение на длине волны 1,55 мкм, которое отражается от первого дихроичного плоского зеркала 3, а первый ТВ объектив 2 коллимирует это излучение и направляет его на объект наблюдения, создавая на нем пятно подсвета. Излучение, отраженное от объекта и фона, поступает во второй ТВ канал 6. Второй объектив 7 создает изображение объекта и фона на матрице фото детекторов на основе InGaAs второй ТВ камеры 9. Благодаря подсвету объекта на длине волны 1,55 мкм во второй ТВ камере 9 второго ТВ канала 6 происходит дополнительное усиление выходного сигнала. Это компенсирует недостаточную чувствительность в данных условиях первого ТВ канала 1. При этом излучение проходит через второе дихроичное плоское зеркало 8. Вторая ТВ камера 9 преобразует изображение в видеосигнал, который поступает на второй вход первого промежуточного БЭО 5. В первом промежуточном БЭО 5 микшируются видеосигналы с входов первого 1 и второго 6 ТВ каналов.If the ENO level for the first TV channel 1 is below a certain threshold level, then the second threshold device 28 is triggered. It starts the second pump unit 29, which supplies the pump current to the second LPI 30. It generates radiation at a wavelength of 1.55 μm, which is reflected from the first dichroic flat mirror 3, and the first TV lens 2 collimates this radiation and directs it to the object of observation, creating an illumination spot on it. The radiation reflected from the object and the background enters the second TV channel 6. The second lens 7 creates an image of the object and the background on the matrix of photo detectors based on InGaAs of the second TV camera 9. Due to the illumination of the object at a wavelength of 1.55 μm in the second TV camera 9 the second TV channel 6 is an additional amplification of the output signal. This compensates for the insufficient sensitivity under the given conditions of the first TV channel 1. In this case, the radiation passes through the second dichroic flat mirror 8. The second TV camera 9 converts the image into a video signal that is fed to the second input of the first intermediate BEO 5. In the first intermediate BEO 5, video signals from inputs of the first 1 and second 6 TV channels.

Если уровень ЕНО для второго ТВ канала 6 оказывается ниже некоторого порогового уровня, то срабатывает первое пороговое устройство 24. Оно запускает первый блок накачки 25, который подает ток накачки на первый ЛПИ 26. Он генерирует излучение на длине волны 0,85 мкм, которое отражается от второго дихроичного плоского зеркала 8, а второй ТВ объектив 7 коллимирует это излучение и направляет его на объект наблюдения, создавая на нем пятно подсвета. Излучение, отраженное от объекта, приходит в первый ТВ канал 1. Далее он работает так же, как это было описано выше. Таким образом, благодаря подсвету объекта на длине волны 0,85 мкм в первой ТВ камере 4 первого ТВ канала 1 происходит дополнительное усиление выходного сигнала. Это компенсирует недостаточную чувствительность в данных условиях второго ТВ канала 6. В первом промежуточном БЭО 5 микшируются видеосигналы с входов первого 1 и второго 6 ТВ каналов.If the EHO level for the second TV channel 6 is below a certain threshold level, then the first threshold device 24 is triggered. It starts the first pump unit 25, which supplies the pump current to the first LPI 26. It generates radiation at a wavelength of 0.85 μm, which is reflected from the second dichroic flat mirror 8, and the second TV lens 7 collimates this radiation and directs it to the object of observation, creating an illumination spot on it. The radiation reflected from the object comes to the first TV channel 1. Then it works in the same way as described above. Thus, due to the illumination of the object at a wavelength of 0.85 μm in the first TV camera 4 of the first TV channel 1, the output signal is additionally amplified. This compensates for the lack of sensitivity under these conditions of the second TV channel 6. In the first intermediate BEO 5, the video signals from the inputs of the first 1 and second 6 TV channels are mixed.

Если существует пониженная прозрачность атмосферы (дымка, туман, дождь, снегопад и др.), то работают тепловизионные каналы 10 и 17. Собственное тепловое излучение от объекта и фона для области спектра 8-12 мкм приходит в первый тепловизионный канал 10. Его первый ИК объектив 11 создает тепловое изображение объекта и фона на микроболометрической матрице фото детекторов 14 первого тепловизионного модуля 13. При этом излучение проходит через третье дихроичное плоское зеркало 12. Микроболометрическая матрица фото детекторов 14, работающая в области спектра 8-12 мкм, преобразует изображение в видеосигнал, который поступает в первый ЭБ 15. В нем видеосигнал усиливается и обрабатывается в реальном масштабе времени. С выхода первого ЭБ 15 видеосигнал передается на первый вход второго промежуточного БЭО 16. Одновременно собственное тепловое излучение от объекта и фона для области спектра 3-5 мкм приходит во второй тепловизионный канал 17. Его второй ИК объектив 18 создает тепловое изображение объекта и фона на матрице фотодетекторов на основе антимонида индия 21 второго тепловизионного модуля 20. При этом излучение проходит через четвертое дихроичное плоское зеркало 19. Матрица фото детекторов 21, работающая в области спектра 3-5 мкм, преобразует изображение в видеосигнал, который поступает во второй ЭБ 22. В нем видеосигнал усиливается и обрабатывается в реальном масштабе времени. С выхода второго ЭБ 22 видеосигнал передается на второй вход второго промежуточного БЭО 16. Оба тепловизионных канала взаимно дополняют друг друга. Во втором промежуточном БЭО 16 микшируются видеосигналы с входов первого 10 и второго 17 тепловизионных каналов.If there is a reduced transparency of the atmosphere (haze, fog, rain, snowfall, etc.), then thermal imaging channels 10 and 17 work. Own thermal radiation from the object and the background for the spectral region of 8-12 microns comes to the first thermal imaging channel 10. Its first IR the lens 11 creates a thermal image of the object and the background on the microbolometric matrix of photo detectors 14 of the first thermal imaging module 13. In this case, the radiation passes through the third dichroic flat mirror 12. The microbolometric matrix of photo detectors 14, operating in the spectral region of 8-12 μm, converts the image into a video signal, which enters the first EB 15. In it, the video signal is amplified and processed in real time. From the output of the first EB 15, the video signal is transmitted to the first input of the second intermediate BEO 16. At the same time, the own thermal radiation from the object and the background for the spectral region of 3-5 μm comes to the second thermal imaging channel 17. Its second IR lens 18 creates a thermal image of the object and background on the matrix photodetectors based on indium antimonide 21 of the second thermal imaging module 20. In this case, the radiation passes through the fourth dichroic flat mirror 19. The matrix of photo detectors 21, operating in the spectral region of 3-5 μm, converts the image into a video signal that enters the second EB 22. In it the video signal is amplified and processed in real time. From the output of the second EB 22, the video signal is transmitted to the second input of the second intermediate BEO 16. Both thermal imaging channels complement each other. In the second intermediate BEO 16 video signals from the inputs of the first 10 and second 17 thermal imaging channels are mixed.

Если уровень температурного контраста объекта и фона для первого тепловизионного канала 10 для области спектра 8-12 мкм оказывается ниже некоторого порогового уровня, то срабатывает четвертое пороговое устройство 36. Оно запускает четвертый блок накачки 37, который подает ток накачки на четвертый ЛПИ 38. Он генерирует излучение на длине волны 4,2 мкм, которое отражается от третьего дихроичного плоского зеркала 12, а первый ИК объектив 11 коллимирует это излучение и направляет его на объект наблюдения, создавая на нем пятно подсвета. Излучение, отраженное от объекта, приходит во второй ИК объектив 18 второго тепловизионного канала 17. Второй ИК объектив 18 создает тепловое изображение объекта и фона на матрице фото детекторов на основе антимонида индия 21 второго тепловизионного модуля 20. При этом излучение проходит через четвертое дихроичное плоское зеркало 19. Матрица фотодетекторов 21 преобразует изображение в видеосигнал, который поступает во второй ЭБ 22. В нем видеосигнал усиливается, обрабатывается в реальном масштабе времени и передается во второй вход второго промежуточного БЭО 16. Во втором промежуточном БЭО 16 микшируются видеосигналы с входов первого 10 и второго 17 тепловизионных каналов. Таким образом, благодаря подсвету объекта на длине волны 4,2 мкм во втором тепловизионном канале 17 происходит дополнительное усиление выходного сигнала. Это компенсирует недостаточную чувствительность в данных условиях первого ТВ канала 10. Если уровень температурного контраста объекта и фона для области спектра 3-5 мкм второго тепловизионного канала 17 оказывается ниже некоторого порогового уровня, то срабатывает третье пороговое устройство 32. Оно запускает третий блок накачки 33, который подает ток накачки на третий ЛПИ 34. Он генерирует излучение на длине волны 10,3 мкм, которое отражается от четвертого дихроичного плоского зеркала 19, а второй ИК объектив 18 коллимирует это излучение и направляет его на объект наблюдения, создавая на нем пятно подсвета. Излучение, отраженное от объекта, приходит в первый ИК объектив 11 первого тепловизионного канала 10. При этом излучение проходит через третье дихроичное плоское зеркало 12. Матрица фотодетекторов 14, тепловизионного модуля 13, работающая в области спектра 8-12 мкм, преобразует изображение в видеосигнал, который поступает в первый ЭБ 15. В нем видеосигнал усиливается и обрабатывается в реальном масштабе времени. С выхода первого ЭБ 15 видеосигнал передается на первый вход второго промежуточного БЭО 16. Во втором промежуточном БЭО 16 микшируются видеосигналы с входов первого 10 и второго 17 тепловизионных каналов. Таким образом, благодаря подсвету объекта на длине волны 10,3 мкм в первом тепловизионном канале 10 происходит дополнительное усиление выходного сигнала. Это компенсирует недостаточную чувствительность в данных условиях второго ТВ канала 17.If the level of temperature contrast of the object and the background for the first thermal imaging channel 10 for the spectral region 8-12 μm is below a certain threshold level, then the fourth threshold device 36 is activated. It starts the fourth pump unit 37, which supplies the pump current to the fourth LPI 38. It generates radiation at a wavelength of 4.2 μm, which is reflected from the third dichroic flat mirror 12, and the first IR lens 11 collimates this radiation and directs it to the object of observation, creating an illumination spot on it. The radiation reflected from the object comes to the second IR lens 18 of the second thermal imaging channel 17. The second IR lens 18 creates a thermal image of the object and the background on the matrix of photo detectors based on indium antimonide 21 of the second thermal imaging module 20. In this case, the radiation passes through the fourth dichroic flat mirror 19. The matrix of photodetectors 21 converts the image into a video signal that enters the second EB 22. In it, the video signal is amplified, processed in real time and transmitted to the second input of the second intermediate BEO 16. In the second intermediate BEO 16, the video signals from the inputs of the first 10 and the second are mixed 17 thermal imaging channels. Thus, due to the illumination of the object at a wavelength of 4.2 μm in the second thermal imaging channel 17, an additional amplification of the output signal occurs. This compensates for the insufficient sensitivity under these conditions of the first TV channel 10. If the level of temperature contrast of the object and the background for the spectral region of 3-5 μm of the second thermal imaging channel 17 is below a certain threshold level, then the third threshold device 32 is triggered. It starts the third pump unit 33, which supplies the pump current to the third LPI 34. It generates radiation at a wavelength of 10.3 μm, which is reflected from the fourth dichroic flat mirror 19, and the second IR lens 18 collimates this radiation and directs it to the object of observation, creating an illumination spot on it. The radiation reflected from the object comes to the first IR lens 11 of the first thermal imaging channel 10. In this case, the radiation passes through the third dichroic flat mirror 12. The matrix of photodetectors 14, the thermal imaging module 13, operating in the spectral region of 8-12 μm, converts the image into a video signal, which enters the first EB 15. In it, the video signal is amplified and processed in real time. From the output of the first EB 15, the video signal is transmitted to the first input of the second intermediate BEO 16. In the second intermediate BEO 16, the video signals from the inputs of the first 10 and second 17 thermal imaging channels are mixed. Thus, due to the illumination of the object at a wavelength of 10.3 μm in the first thermal imaging channel 10, an additional amplification of the output signal occurs. This compensates for the lack of sensitivity in these conditions of the second TV channel 17.

С выходов первого промежуточного БЭО 5 и второго промежуточного БЭО 16 видеосигналы подаются соответственно на первый и второй входы БЭО 39, где они микшируются, создавая интегрированный видеосигнал, воплощающий в себе лучшие информационные признаки всех четырех кагалов. С выхода БЭО 39 видеосигнал подается на ТВ монитор 40, с экрана которого оператор наблюдает изображение.From the outputs of the first intermediate BEO 5 and the second intermediate BEO 16, the video signals are fed respectively to the first and second inputs of the BEO 39, where they are mixed, creating an integrated video signal that embodies the best information features of all four kagals. From the output of the BEO 39, the video signal is fed to the TV monitor 40, from the screen of which the operator observes the image.

В настоящее время разработана принципиальная схема устройства и выполнено его макетиование.At present, a schematic diagram of the device has been developed and its prototyping has been completed.

Таким образом, благодаря тому, что устройство дополнительно содержит второй тепловизионный канал для работы в области спектра 3-5 мкм, второй телевизионный канал для работы в области спектра 0,9-1,7 мкм, лазерные осветители для работы на длинах волн 0,85 мкм, 1,55 мкм, 4,2 мкм и 10,3 мкм, решается задача обеспечения работы в широком диапазоне изменения внешних условий с возможностью наблюдения при пониженном уровне ЕНО и при пониженном уровне температурного контраста объекта наблюдения с фоном.Thus, due to the fact that the device additionally contains a second thermal imaging channel for operation in the spectral region of 3-5 μm, a second television channel for operation in the spectral region of 0.9-1.7 μm, laser illuminators for operation at wavelengths of 0.85 µm, 1.55 µm, 4.2 µm and 10.3 µm, the problem of ensuring operation in a wide range of changes in external conditions with the possibility of observation at a reduced level of EHO and at a reduced level of temperature contrast of the object of observation with the background is solved.

Claims

A multi-channel night vision device containing optical-electronic first television and first thermal imaging channels and the first intermediate electronic processing unit, the first television channel contains the first television lens and the first television camera installed in series on the optical axis, the first thermal imaging channel consists of an infrared lens and a thermal imaging module containing a microbolometric array of photodetectors electrically connected in series and an electronic unit, characterized in that it additionally contains a second television channel and a second thermal imaging channel, the first dichroic flat mirror is additionally installed in the first television channel between the first television lens and the first television camera, the first output of the first television camera is connected to the first input of the additionally introduced first intermediate electronic processing unit, the second television the ion channel consists of a second television lens, a second dichroic flat mirror and a second television camera, installed in series on the optical axis, the first output of which is connected to the second input of the first intermediate electronic processing unit, the first thermal imaging channel additionally contains a third dichroic flat mirror installed between the first infrared lens and the first thermal imaging module, the first electronic unit of which is connected to the first input of the additionally introduced second intermediate electronic processing unit; based on indium antimonide and a second electronic unit, the output of which is connected to the second input of the second intermediate electronic processing unit, while the output the first and second intermediate electronic processing units are connected respectively to the first and second inputs of the electronic processing unit connected to the television monitor, the device additionally contains the first laser illuminator containing the first threshold device, the input of which is connected to the second output of the second television camera, and the output of which is through the first pumping unit is connected to the first laser semiconductor emitter, which is optically coupled through the second dichroic flat mirror with the second television lens focused on the first laser semiconductor emitter, additionally contains a second laser illuminator containing a second threshold device, the input of which is connected to the second output of the first television camera , and the output of which is connected through the second pump unit to the second laser semiconductor emitter, which is optically coupled through the first dichroic flat mirror with the first television lens, focused on the second laser semiconductor emitter, additionally contains a third laser illuminator, containing a third threshold device, the input of which is connected to the second output of the second electronic unit, and the output is connected through the third pump unit to the third laser semiconductor emitter, optically coupled through the fourth dichroic flat mirror with the second an infrared lens focused on the third laser semiconductor emitter, the device additionally contains a fourth laser illuminator containing a fourth threshold device, the input of which is connected to the second output of the first electronic processing unit, and the output is connected through the fourth pump unit to the fourth pulsed laser semiconductor emitter, optically coupled through the third dichroic flat mirror with the first infrared lens focused on the fourth laser semiconductor emitter.