RU2599747C2

RU2599747C2 - Two-channel thermal imaging-night observation device

Info

Publication number: RU2599747C2
Application number: RU2014112472/28A
Authority: RU
Inventors: Михаил Ясонович Булейшвили; Андрей Борисович Лихачев; Евгений Юрьевич Макаров; Игорь Михайлович Фроимсон
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации; Общество с ограниченной ответственностью "ФАРВИЖН" (ООО "ФАРВИЖН")
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2016-10-10
Also published as: RU2014112472A

Abstract

FIELD: electronics.

SUBSTANCE: two-channel thermal imaging-night observation device has a thermal imaging channel consisting of a thermal imaging channel lens, a radiation detector array, a flat display, thermal imaging channel magnifier, cube-prism. Additionally the said device comprises a night channel composed of a lens, an electro-optical converter with a flat screen, a night channel magnifier and common with the thermal imaging channel cube-prism. Herewith the night channel magnifier is made two-component, the first component of which is a biconvex lens, the second component is a thermal imaging channel magnifier, between night channel magnifiers components there is a cube-prism.

EFFECT: technical result is aligning the values of magnification of the thermal imaging and the night channels.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому и оптико-электронному приборостроению и, в частности, к наблюдательным приборам для тепловизионного и ночного наблюдения.The invention relates to optical and optoelectronic instrumentation and, in particular, to observational devices for thermal imaging and night observation.

Известен патент WO 2007/044582 А1.Known patent WO 2007/044582 A1.

Этот прибор содержит тепловизионный канал, включающий объектив, матрицу фотоэлементов, плоский дисплей и лупу; ночной канал, включающий объектив, электронно-оптический преобразователь (ЭОП) со сферическим экраном, общую с тепловизионным каналом лупу, систему коммутации каналов, выполненную в виде светоделительной пластины, а также канал записи изображения ночного и тепловизионного каналов, включающий в себя плоский дисплей, электронно-оптический преобразователь ЭОП, проекционный объектив, ПЗС-матрицу и светоделительную пластину.This device contains a thermal imaging channel, including a lens, a matrix of photocells, a flat display and a magnifier; a night channel including a lens, an electron-optical converter (EOC) with a spherical screen, a magnifier common with the thermal imaging channel, a channel switching system made in the form of a beam splitter plate, and an image recording channel for night and thermal imaging channels, which includes a flat display, electronically -optical converter of the image intensifier tube, projection lens, CCD-matrix and beam splitting plate.

Недостатком такого технического решения является применение светоделительной пластины, не позволяющей наблюдать изображение экрана ЭОПа с одинаковой яркостью по полю, а также неудобство наблюдения в общую для двух каналов лупу плоского дисплея и сферического экрана ЭОПа, так как для наблюдения изображения одного и того же внеосевого объекта наблюдения на плоском дисплее и сферическом экране ЭОПа необходима переаккомодация глаза. Применение общей лупы в тепловизионном и ночном каналах не позволяет выровнять значения увеличений каналов при отличающихся между собой размерах плоского дисплея и чувствительной площадки матричного приемника излучения.The disadvantage of this technical solution is the use of a beam splitter plate that does not allow to observe the image of the image intensifier tube with the same brightness across the field, as well as the inconvenience of observing a flat display magnifier and a spherical screen of the image intensifier common for two channels, since for observing the image of the same off-axis object of observation on a flat display and a spherical screen of the image intensifier, eye re-occupation is necessary. The use of a common magnifier in the thermal imaging and night channels does not make it possible to equalize the magnifications of the channels with different sizes of the flat display and the sensitive area of the matrix radiation detector.

Известно устройство дневного-ночного видения - патент США №7813037 В2.A device for day-night vision is known - US patent No. 7813037 B2.

Это устройство содержит тепловизионный канал, включающий объектив, один или несколько отражающих компонентов, матрицу фотоприемников, плоский дисплей и двухкомпонентную лупу; ночной канал, включающий объектив, один или несколько отражающих компонентов, электронно-оптический преобразователь (ЭОП) со сферическим экраном и лупу, являющуюся вторым компонентом тепловизионного канала, а также систему коммутации каналов, выполненную в виде светоделительной призменной системы.This device contains a thermal imaging channel, including a lens, one or more reflective components, an array of photodetectors, a flat display and a two-component magnifier; a night channel, including a lens, one or more reflective components, an electron-optical converter (EOC) with a spherical screen and a magnifying glass, which is the second component of the thermal imaging channel, as well as a channel switching system made in the form of a beam-splitting prism system.

Первый компонент лупы тепловизионного канала формирует кривизну фронта излучения плоского дисплея тепловизионного канала, приближая ее к кривизне фронта излучения сферического экрана ЭОПа, что позволяет рассматривать одновременно четко сферический экран ЭОПа и плоский экран дисплея. При этом оптическая сила первого компонента лупы тепловизионного канала достаточна для формирования кривизны фронта излучения плоского дисплея, но слишком мала, чтобы значительно влиять на оптическую силу лупы тепловизионного канала. Недостатком такого технического решения является невозможность компенсации разности геометрических увеличений в тепловизионном и ночном каналах наблюдения при несовпадении размеров дисплея и матричного приемника излучения.The first component of the magnification of the thermal imaging channel forms the curvature of the radiation front of the flat display of the thermal imaging channel, bringing it closer to the curvature of the radiation front of the spherical screen of the image intensifier tube, which makes it possible to simultaneously consider a clearly spherical screen of the image intensifier tube and a flat display screen. In this case, the optical power of the first component of the magnifying glass of the thermal imaging channel is sufficient to form the curvature of the radiation front of the flat display, but is too small to significantly affect the optical power of the magnifying glass of the thermal imaging channel. The disadvantage of this technical solution is the inability to compensate for the difference in geometric magnifications in the thermal imaging and night observation channels when there is a mismatch between the sizes of the display and the matrix radiation receiver.

Известно техническое решение по патенту РФ №2483336 на изобретение «Комбинированный двухканальный наблюдательный прибор», содержащий тепловизионный канал, состоящий из объектива тепловизионного канала, матричного приемника излучения, плоского дисплея, лупы тепловизионного канала, светоделительного кубика; ночной канал, состоящий из объектива ночного канала, электронно-оптического преобразователя с плоским экраном, лупы ночного канала и общего с тепловизионным каналом светоделительного кубика, причем лупа тепловизионного канала выполнена двухкомпонентной, между компонентами которой установлен светоделительный кубик, второй ее компонент является лупой ночного канала.A technical solution is known according to the patent of the Russian Federation No. 2483336 for the invention “Combined two-channel observing device”, comprising a thermal imaging channel, consisting of a lens of a thermal imaging channel, a matrix radiation detector, a flat display, a magnifying glass of a thermal imaging channel, a beam splitting cube; a night channel, consisting of a night channel lens, a flat-screen electron-optical converter, a night channel magnifier, and a beam-splitting cube common to the thermal imaging channel; moreover, the thermal imaging channel magnifier is a two-component one, between whose components a beam splitting cube is installed, its second component is a night channel magnifier.

Выравнивание значения увеличений тепловизионного и ночного каналов осуществляется с помощью первого компонента лупы тепловизионного канала.Alignment of the magnification of the thermal imaging and night channels is carried out using the first component of the magnifying glass of the thermal imaging channel.

Задачей изобретения является создание возможности выравнивания значения увеличений тепловизионного и ночного каналов лупой ночного канала.The objective of the invention is to create the possibility of equalizing the magnification of the thermal imaging and night channels with a magnifying night channel.

Для решения этой задачи предлагается двухканальный тепловизионно-ночной наблюдательный прибор, содержащий тепловизионный канал, состоящий из объектива тепловизионного канала, матричного приемника излучения, плоского дисплея, лупы тепловизионного канала, куб-призмы; ночной канал, состоящий из объектива ночного канала, электронно-оптического преобразователя с плоским экраном, лупы ночного канала и общей с тепловизионным каналом куб-призмы, отличающийся тем, что объектив ночного канала f′=53,03 мм, Sf=-81,81 мм, S′f′=6,51 мм, диаметр входного зрачка 38 мм, объектив теплового канала f′=53,01 мм, Sf=6,53 мм, S′f′=8,33 мм, диаметр входного зрачка 50 мм, причем лупа ночного канала выполнена двухкомпонентной, первый компонент которой - двояковыпуклая линза, второй ее компонент является лупой тепловизионного канала, между компонентами лупы ночного канала установлена куб-призма, и выполнены следующие условия:To solve this problem, a two-channel thermal imaging night observation device is proposed, comprising a thermal imaging channel, consisting of a lens of a thermal imaging channel, a matrix radiation receiver, a flat display, a magnifying glass of a thermal imaging channel, a cube-prism; night channel, consisting of a night channel lens, a flat-screen electron-optical converter, a night channel magnifier and a cube-prism common with the thermal imaging channel, characterized in that the night channel lens f ′ = 53.03 mm, Sf = -81.81 mm, S′f ′ = 6.51 mm, entrance pupil diameter 38 mm, thermal channel lens f ′ = 53.01 mm, Sf = 6.53 mm, S′f ′ = 8.33 mm, entrance pupil diameter 50 mm, and the magnifier of the night channel is made of two components, the first component of which is a biconvex lens, its second component is a magnifier of the thermal imaging channel, between Tami night channel magnifier set cube prism, and the following conditions are met:

где:Where:

Ф1 - оптическая сила первого компонента лупы ночного канала,F1 - the optical power of the first component of the magnifier of the night channel,

Ф2 - оптическая сила второго компонента лупы ночного канала.F2 - the optical power of the second component of the magnifier of the night channel.

Сущность изобретения состоит в том, что при таком решении в комбинированном приборе удается выровнять значения увеличений тепловизионного и ночного каналов лупой ночного канала, что позволяет неожиданно четко выделить тепловые объекты и определить их положение на местности.The essence of the invention lies in the fact that with this solution in a combined device it is possible to align the magnifications of the thermal and night channels of the magnifying glass of the night channel, which makes it possible to suddenly clearly distinguish thermal objects and determine their position on the ground.

Двухканальный тепловизионно-ночной наблюдательный прибор (фиг. 1) содержит ночной канал, состоящий из объектива ночного канала 1, электронно-оптического преобразователя с плоским экраном 2 и лупы ночного канала, состоящей из первого компонента 3, куб-призмы 4 и второго компонента лупы ночного канала 5, являющейся лупой тепловизионного канала, тепловизионный канал, состоящий из объектива тепловизионного канала 7, матричного приемника излучения 8, плоского дисплея 6 и лупы тепловизионного канала 5.The two-channel thermal imaging and night observing device (Fig. 1) contains a night channel, consisting of a night channel lens 1, an electron-optical converter with a flat screen 2 and a night channel magnifier, consisting of the first component 3, cube prism 4 and the second component of the night magnifier channel 5, which is a magnifying glass of a thermal imaging channel, a thermal imaging channel, consisting of a lens of a thermal imaging channel 7, a matrix radiation receiver 8, a flat display 6 and a magnifying glass of a thermal imaging channel 5.

Система оптической коммутации каналов выполнена в виде светоделительной куб-призмы 4.The optical channel switching system is made in the form of a beam-splitting cube-prism 4.

Прибор работает следующим образом:The device operates as follows:

В режиме ночного наблюдения световой пучок от наблюдаемого объекта проходит объектив ночного канала 1 и собирается на электронно-оптическом преобразователе с плоским экраном 2.In the night observation mode, the light beam from the observed object passes the lens of the night channel 1 and is collected on an electron-optical converter with a flat screen 2.

Изображение, преобразованное электронно-оптическим преобразователем с плоским экраном 2, рассматривается с помощью двухкомпонентной лупы ночного канала, состоящей из первого компонента 3, куб-призмы 4 и второго компонента 5.The image converted by the electron-optical converter with a flat screen 2 is examined using a two-component magnifier of the night channel, consisting of the first component 3, cube prism 4 and the second component 5.

В режиме тепловизионного наблюдения излучение от наблюдаемого объекта проходит объектив тепловизионного канала 7 и формирует тепловое изображение на матричном приемнике 8. Визуализируемое тепловое изображение на плоском дисплее 6 рассматривается с помощью куб-призмы 4 лупой 5.In the thermal imaging mode, the radiation from the observed object passes through the lens of the thermal imaging channel 7 and forms a thermal image on the matrix receiver 8. The visualized thermal image on a flat display 6 is examined using a cube-prism 4 with a magnifying glass 5.

Одновременное наблюдение тепловизионной и ночной картины одинакового масштаба позволяет использовать оптимальную контрастность для распознавания наблюдаемых объектов и при неблагоприятных условиях окружающей среды.The simultaneous observation of a thermal imaging and night picture of the same scale allows the use of optimal contrast for the recognition of observed objects in adverse environmental conditions.

С использованием предлагаемого технического решения создан двухканальный прибор для тепловизионного и ночного наблюдения со следующими характеристиками:Using the proposed technical solution, a two-channel device for thermal imaging and night observation was created with the following characteristics:

Claims

A two-channel thermal imaging-night observation device containing a thermal imaging channel, consisting of a lens of a thermal imaging channel, a matrix radiation receiver, a flat display, a magnifying glass of a thermal imaging channel, a cube-prism; a night channel, consisting of a night channel lens, a flat-screen electron-optical converter, a night channel magnifier and a cube-prism common with the thermal imaging channel, characterized in that the night channel lens f ′ = 53.03 mm, Sf = -81.81 mm , S′f ′ = 6.51 mm, entrance pupil diameter 38 mm, thermal channel lens f ′ = 53.01 mm, Sf = 6.53 mm, S'f = 8.33 mm, entrance pupil diameter 50 mm, moreover, the magnifier of the night channel is made of two components, the first component of which is a biconvex lens, its second component is a magnifier of the thermal imaging channel, between the component and night channel magnifier set cube prism, and the following conditions are met:

Where:
F1 - the optical power of the first component of the magnifier of the night channel,
F2 - the optical power of the second component of the magnifier of the night channel.