RU224375U1 - Трехканальный прибор ночного видения - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения и касается прибора ночного видения. Прибор ночного видения содержит зеркально-линзовый объектив, электронно-оптический преобразователь и окуляр. Зеркально-линзовый объектив содержит линзу-зеркало, на вторую поверхность которой нанесено кольцевое концентрическое зеркальное покрытие. На выходе линзы-зеркала установлено зеркало Манжена, оптически сопряженное с зеркальным покрытием линзы-зеркала, на выходе которой установлен компенсатор полевых аберраций. В центральной части линзы-зеркала выполнено сквозное отверстие, в которое введен линзовый инфракрасный объектив, на выходе которого установлен тепловизионный модуль, состоящий из последовательно соединенных микроболометрической матрицы фотодетекторов, электронного блока и OLED дисплея, который оптически сопряжен с первой оптикой переноса, оптически сопряженной со второй оптикой переноса, сопряженной с окуляром. Кроме того, прибор содержит дневной линзовый объектив, оптически сопряженный со второй оптикой переноса, оптически сопряженной с окуляром. Технический результат заключается в обеспечении круглосуточной и всепогодной работой. 1 ил.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения, в частности к приборам ночного видения.

Известен принятый за аналог пассивный прибор ночного видения (ПНВ) (см. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Видение и безопасность. М.: Новости, 5009. - 840 с. С. 67, фото 2.3.1в. ПНВ ПН6, Республика Беларусь, Беломо). ПНВ состоит из последовательно установленных на оптической оси линзового объектива, электронно-оптического преобразователя (ЭОП) и окуляра. В фокальной плоскости линзового объектива установлен фотокатод ЭОП, на экран которого сфокусирован окуляр. ПНВ отличается простотой и надежностью, однако имеет недостатки: значительная масса и продольные габариты, низкое качество изображение, невозможность круглосуточной и всепогодной работы.

Известен принятый за прототип пассивный ПНВ (см. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Видение и безопасность. М.: Новости, 5009. - 840 с. С. 67, фото 2.3.1 г. ПНВ 5,6x60 N, Германия, Carl Zeiss). ПНВ состоит из последовательно установленных на оптической оси зеркально-линзового объектива, ЭОП и окуляра. Зеркально-линзовый объектив содержит линзу-зеркало, первая по ходу луча оптическая поверхность которой выполнена сферической, а вторая - плоской с нанесенной на ней кольцевым концентрическим зеркальным покрытием, причем центральная часть линзы-зеркала является нерабочей. На выходе линзы-зеркала установлено зеркало Манжена, оптически сопряженное с кольцевым концентрическим зеркальным покрытием линзы-зеркала, на выходе которой установлен двухлинзовый компенсатор полевых аберраций. В фокальной плоскости зеркально-линзового объектива установлен фотокатод ЭОП, на экран которого сфокусирован окуляр. По сравнению с устройством-аналогом данное устройство отличается сравнительно небольшими массой и продольными габаритами и более высоким качеством изображения, но не допускает круглосуточной и всепогодной работы.

Целью предлагаемой полезной модели является обеспечение круглосуточной и всепогодной работы ПНВ.

Указанная цель достигается тем, что прибор ночного видения, содержит последовательно установленный на оптической оси зеркально-линзовый объектив, электронно-оптический преобразователь и окуляр, причем зеркально-линзовый объектив содержит линзу-зеркало, первая по ходу луча оптическая поверхность которой выполнена сферической, а вторая поверхность - плоской с нанесенным на ней кольцевым концентрическим зеркальным покрытием, центральная часть линзы-зеркала выполнена нерабочей, на выходе линзы-зеркала установлено зеркало Манжена, оптически сопряженное с кольцевым концентрическим зеркальным покрытием линзы-зеркала, на выходе которой установлен двухлинзовый компенсатор полевых аберраций, отличающийся тем, что в нерабочей центральной части линзы-зеркала выполнено сквозное концентрическое отверстие, в которое введен линзовый инфракрасный объектив, на выходе которого установлен тепловизионный модуль, состоящий из последовательно соединенных микроболометрической матрицы фотодетекторов, электронного блока и OLED дисплея, который с помощью установленной на его выходе первой прямоугольной призмы оптически сопряжен с первой оптикой переноса, состоящей из последовательно установленных на оптической оси первого и второго линзовых компонентов, оптически сопряженной через дихроичную гипотенузную грань нижней куб-призмы со второй оптикой переноса, содержащей третий линзовый компонент, вторую прямоугольную призму, четвертый линзовый компонент, сопряженной через дихроичную гипотенузную грань верхней куб-призмы, установленной между экраном электронно-оптического преобразователя и окуляром, с окуляром, дополнительно введен дневной линзовый объектив, оптически сопряженный через нижнюю куб-призму с со второй оптикой переноса, оптически сопряженной через дихроичную гипотенузную грань верхней куб-призмы с окуляром.

Благодаря введению инфракрасного (ИК) объектива, тепловизионного модуля, дневного линзового объектива и соответствующих оптических компонентов ПНВ обладает круглосуточной и всепогодной работой.

Блок-схема предлагаемой полезной модели представлена на чертеже фиг. 1. ПНВ содержит последовательно установленные на оптической оси зеркально-линзовый объектив 1, ЭОП 2 верхнюю куб-призму 3 и окуляр 4. Зеркально-линзовый объектив 1 содержит линзу-зеркало 5, первая по ходу луча оптическая поверхность 6 которого выполнена сферической, а вторая по ходу луча оптическая поверхность 7 выполнена плоской с нанесенной на нее кольцевым концентрическим зеркальным покрытием 8. На выходе линзы-зеркала 5 установлено зеркало Манжена 9, оптически сопряженное с кольцевым концентрическим зеркальным покрытием 8 линзы-зеркала 5. На ее выходе установлен двухлинзовый компенсатор полевых аберраций 10. В фокальной плоскости зеркально-линзового объектива 1 установлен фотокатод ЭОП 2. Окуляр 4 через верхнюю куб-призму 3 оптически сопряжен и сфокусирован на экран ЭОП 2. В центральной нерабочей части линзы-зеркала 5 выполнено сквозное концентрическое отверстие 11. В него введен линзовый ИК объектив 12, сфокусированный на тепловизионный модуль 13. Он содержит последовательно соединенные микроболометрическую матрицу (МБМ) фото детекторов 14, электронный блок (ЭБ) 15, OLED дисплей 16, который с помощью установленной на его выходе первой прямоугольной призмы 17 оптически сопряжен с первой оптикой переноса, состоящей из последовательно установленных на оптической оси первого 18 и второго 19 линзовых компонентов. Второй линзовый компонент 19 оптически сопряжен с дихроичной гипотенузной гранью 20 нижней куб-призмы 21, на выходе которой установлена вторая оптика переноса. Она содержит третий линзовый компонент 22, вторую прямоугольную призму 23 и четвертый линзовый компонент 24, оптически сопряженный через дихроичную гипотенузную грань 25 верхней куб-призмы 3 с окуляром 4. На входе нижней куб-призмы 21 установлен линзовый дневной объектив 26, оптически сопряженный через нижнюю куб-призму 21 с третьим линзовым компонентом 22 второй оптикой переноса.

Фотокатод ЭОП 2 работает в области спектра 0,4-0,9 мкм. Экран OLED дисплея 16 излучает в области спектра 0,63-0,7 мкм, а экран ЭОП 2 - в области спектра 0,51-0,53 мкм. Линзовый дневной объектив 26 работает в области спектра 0,38-0,78 мкм. Дихроичная гипотенузная грань 20 нижней куб-призмы 21 отражает в области спектра 0,63-0,7 мкм, пропуская в области спектра 0,38-0,78 мкм. Дихроичная гипотенузная грань 25 верхней куб-призмы 3 пропускает в области спектра 0,51-0,53 мкм, отражая в области спектра 0,38-0,78 мкм.

ПНВ работает следующим образом. Ночью при нормальной прозрачности атмосферы и нормируемом уровне естественной ночной освещенности ЕНО≥10^-3 лк функционирует зеркально-линзовый объектив 1, ЭОП 2, верхняя куб-призма 3 (на пропускание) и окуляр 4. Излучение звезд и Луны, определяющее уровень ЕНО, отражается от объекта наблюдения, окружающего его фона и приходит в линзу-зеркало 5. Излучение проходит через нее, отражается от зеркала Манжена 9, приходит на кольцевую концентрическую зеркальную поверхность 8, отражается от нее и приходит в двухлинзовый компенсатор полевых аберраций 10. На его выходе в фокальной плоскости зеркально-линзового объектива 1, совмещенной с фотокатодом ЭОП 2, создается изображение объекта и фона. ЭОП 2 преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости. Изображение с экрана ЭОП 2 наблюдается оператором через верхнюю призму 3 в окуляр 4.

При работе днем в условиях нормальной прозрачности атмосферы дневной свет от Солнца, отраженный от объекта наблюдения и окружающего его фона, приходит в линзовый дневной объектив 26. Он создает перевернутое изображение объекта и фона в своей задней фокальной плоскости, совмещенной с передней фокальной плоскостью третьего линзового компонента 22 второй оптики переноса. Далее изображение переносится через вторую прямоугольную призму 23 в заднюю фокальную плоскость четвертого линзового компонента 24, где формируется прямое изображение. Оно отражается от дихроичной гипотенузной грани 25 верхней куб-призмы 3 и передается в окуляр 4.

При работе днем и ночью в условиях пониженной прозрачности атмосферы (дымка, туман, дождь, снегопад и др.) работает линзовый ИК объектив 12, установленный в сквозном отверстии 11 линзы-зеркала 5. ИК объектив 12 воспринимает собственное тепловое ИК излучение объекта и фона и создает их изображение на МБМ фото детекторов 14 тепловизионного модуля 13. МБМ фото детекторов 14 преобразует тепловое изображение в электрический сигнал, который усиливается и обрабатывается в реальном масштабе времени в ЭБ 15, с выхода которого передается в OLED дисплей 16. Изображение с его экрана через первую прямоугольную призму 17 передается в переднюю фокальную плоскость первого линзового компонента 18 первой оптики переноса. Первый 18 и второй 19 линзовые компоненты создают перевернутое изображение в задней фокальной плоскости второго линзового компонента 19, совмещенной с передней фокальной плоскостью третьего линзового компонента 22, который через вторую прямоугольную призму 23 и четвертый линзовый компонент 24 передает прямое изображение в его заднюю фокальную плоскость, совмещенную с передней фокальной плоскостью окуляра 4, отражается от дихроичной гипотенузной грани верхней куб-призмы 3 и наблюдается в окуляр 4.

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

Таким образом, благодаря введению инфракрасного (ИК) объектива, тепловизионного модуля, дневного линзового объектива и соответствующих оптических компонентов ПНВ обладает круглосуточной и всепогодной работой.

Claims (1)

1. Прибор ночного видения, содержащий последовательно установленный на оптической оси зеркально-линзовый объектив, электронно-оптический преобразователь и окуляр, причем зеркально-линзовый объектив содержит линзу-зеркало, первая по ходу луча оптическая поверхность которой выполнена сферической, а вторая поверхность - плоской с нанесенным на ней кольцевым концентрическим зеркальным покрытием, центральная часть линзы-зеркала выполнена нерабочей, на выходе линзы-зеркала установлено зеркало Манжена, оптически сопряженное с кольцевым концентрическим зеркальным покрытием линзы-зеркала, на выходе которой установлен двухлинзовый компенсатор полевых аберраций, отличающийся тем, что в нерабочей центральной части линзы-зеркала выполнено сквозное концентрическое отверстие, в которое введен линзовый инфракрасный объектив, на выходе которого установлен тепловизионный модуль, состоящий из последовательно соединенных микроболометрической матрицы фотодетекторов, электронного блока и OLED дисплея, который с помощью установленной на его выходе первой прямоугольной призмы оптически сопряжен с первой оптикой переноса, состоящей из последовательно установленных на оптической оси первого и второго линзовых компонентов, оптически сопряженной через дихроичную гипотенузную грань нижней куб-призмы со второй оптикой переноса, содержащей третий линзовый компонент, вторую прямоугольную призму, четвертый линзовый компонент, сопряженной через дихроичную гипотенузную грань верхней куб-призмы, установленной между экраном электронно-оптического преобразователя и окуляром, с окуляром, дополнительно введен дневной линзовый объектив, оптически сопряженный через нижнюю куб-призму со второй оптикой переноса, оптически сопряженной через дихроичную гипотенузную грань верхней куб-призмы с окуляром.