RU2694553C1 - Night vision system camera - Google Patents

Night vision system camera Download PDF

Info

Publication number
RU2694553C1
RU2694553C1 RU2018135305A RU2018135305A RU2694553C1 RU 2694553 C1 RU2694553 C1 RU 2694553C1 RU 2018135305 A RU2018135305 A RU 2018135305A RU 2018135305 A RU2018135305 A RU 2018135305A RU 2694553 C1 RU2694553 C1 RU 2694553C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
camera
lens
night vision
vision system
Prior art date
Application number
RU2018135305A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Ярославич Кузьмин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ИРВЭЙ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ИРВЭЙ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ИРВЭЙ"
Priority to RU2018135305A priority Critical patent/RU2694553C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2694553C1 publication Critical patent/RU2694553C1/en
Priority to PCT/RU2019/050175 priority patent/WO2020076194A1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses

Abstract

FIELD: optics.
SUBSTANCE: invention relates to optical surveillance in low-light conditions and can be used for dynamic observation in ground, water and air transport. Claimed camera of night vision system includes housing, inside which light-sensitive matrix and objective lens with lenses are located. Lens end surface comprises a coating of a light-absorbing material.
EFFECT: reduced risk of optical defects on an image obtained by a camera of a night vision system.
6 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического наблюдения в условиях недостаточной освещенности и может быть применено для динамического наблюдения в наземном, водном и воздушном транспорте.The invention relates to the field of optical observation in low light conditions and can be used for dynamic observation in land, water and air transport.

Известна камера мобильного телефона, содержащая две линзы с наклонными торцевыми поверхностями и светочувствительную матрицу, при этом одна из линз содержит светопоглощающий слой на торцевой поверхности [CN107635090, дата публикации: 26.01.2018 г., МПК: G02B 3/08, G03B 15/05, H04M 1/02].A well-known mobile phone camera, comprising two lenses with inclined end surfaces and a photosensitive matrix, with one of the lenses containing a light-absorbing layer on the end surface [CN107635090, publication date: 01/26/2018, IPC: G02B 3/08, G03B 15/05 H04M 1/02].

Известен модуль камеры мобильного телефона, содержащий корпус, внутри которого расположены линзы и светочувствительная матрица, при этом боковая поверхность каждой линзы содержит светозащитный слой [WO2008093516, дата публикации: 20.05.2010 г., МПК: G02B 7/02, H04N 5/225, H04N 5/335].A cell phone camera module is known, comprising a housing inside which there are lenses and a photosensitive matrix, while the side surface of each lens contains a light-protective layer [WO2008093516, publication date: 05/20/2010, IPC: G02B 7/02, H04N 5/225, H04N 5/335].

Недостатком известных технических решений является низкое качество изображения, получаемого при проведении видеосъемки в условиях недостаточной видимости и в темное время суток даже при использовании дополнительной инфракрасной подсветки. Указанный недостаток обусловлен тем, что светочувствительная матрица, применяемая в известных технических решениях, имеет низкую чувствительность к свету в инфракрасном диапазоне, а модуль камеры не имеет возможности переключения в монохромный «ночной режим», что в значительной степени ограничивает функционал известных устройств.A disadvantage of the known technical solutions is the low quality of the image obtained when conducting video recording in conditions of insufficient visibility and in the dark, even when using additional infrared illumination. This disadvantage is due to the fact that the photosensitive matrix used in the known technical solutions has a low sensitivity to light in the infrared range, and the camera module does not have the ability to switch to monochrome "night mode", which largely limits the functionality of the known devices.

В качестве прототипа выбран модуль камеры, выполненный с возможностью съемки в темное время суток, содержащий объектив с линзами и светочувствительной к свету в ИК-диапазоне матрицей, при этом объектив в месте контакта с торцевой поверхностью линз содержит вставки из светопоглощающего материала [WO2017090437A1, дата публикации: 01.06.2017 г., МПК: G02B 3/00, G02B 7/02, G03B 19/00].As a prototype, a camera module is selected that is capable of shooting at night, containing a lens with lenses and a light sensor sensitive to light in the IR range, while the lens contains inserts of light-absorbing material at the point of contact with the lens end surface [WO2017090437A1, date of publication : 06/01/2017, IPC: G02B 3/00, G02B 7/02, G03B 19/00].

Преимуществом прототипа перед известными техническими решениями является возможность идентифицирования контуров объекта наблюдения в условиях недостаточной освещенности за счет того, что модуль камеры, выполненный с возможностью съемки в ночное время суток, имеет матрицу, чувствительную к свету в ИК диапазоне. Однако прототип имеет недостатки, заключающиеся в оптических дефектах на изображении, получаемом камерой системы ночного видения в условиях недостаточной освещенности при подсвечивании объекта наблюдения светом в инфракрасном диапазоне. Это происходит из-за многократного неконтролируемого отражения света, проходящего через линзы, от частиц пыли, которые неизбежно попадают в пространство между торцевой поверхностью линз и вставкой из светопоглощающего материала, при этом попадание частиц пыли приводит к тому, что между светопоглощающим материалом и торцевой поверхностью линз образуется зазор. Образование зазора приводит к тому, что свет, проходящий через линзы, не попадает на поверхность светоотражающего материала и отражается от микронеровностей на торцевой поверхности линз, которые неизбежно образуются при их изготовлении, механической обработке и подгонке к посадочному месту в объективе. Вследствие этого происходит преломление и рассеивание света ИК-диапазона в оптической схеме объектива и попадание искаженного света на высокочувствительную матрицу, вызывая шумы при преобразовании проецируемого на нее изображения. В результате этого полученное изображение имеет низкую контрастность и резкость и содержит блики и засветки объекта съемки, что значительно ухудшает эксплуатационные характеристики камеры ночного видения.The advantage of the prototype over the known technical solutions is the possibility of identifying the contours of the object of observation in conditions of insufficient illumination due to the fact that the camera module, made with the possibility of shooting at night, has a matrix that is sensitive to light in the IR range. However, the prototype has drawbacks consisting in optical defects in the image obtained by the camera of the night vision system in conditions of insufficient illumination when the observation object is illuminated with light in the infrared range. This is due to repeated uncontrolled reflection of light passing through the lenses from dust particles that inevitably enter the space between the end surface of the lenses and the insert of the light absorbing material, while the ingress of dust particles leads to the fact that between the light absorbing material and the end surface of the lenses a gap is formed. The formation of the gap leads to the fact that the light passing through the lenses does not hit the surface of the reflective material and is reflected from the irregularities on the end surface of the lenses, which inevitably form during their manufacture, machining and fitting to the seat in the lens. As a result, the refraction and scattering of infrared light in the optical scheme of the lens and the distorted light hit the highly sensitive matrix, causing noise when converting the projected image on it. As a result, the resulting image has low contrast and sharpness and contains highlights and highlights of the subject, which significantly impairs the performance of the night vision camera.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик камеры системы ночного видения.The technical problem that the invention is directed to is to improve the performance of the night vision camera.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является снижение риска возникновения оптических дефектов на изображении, получаемом камерой системы ночного видения.The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to reduce the risk of optical defects in the image obtained by the camera of the night vision system.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Камера системы ночного видения содержит корпус, внутри которого расположена светочувствительная матрица и объектив с линзами. В отличие от прототипа торцевая поверхность линз содержит покрытие из светопоглощающего материала.The night vision camera contains a housing, inside which there is a photosensitive array and a lens with lenses. Unlike the prototype, the end surface of the lenses contains a coating of light absorbing material.

Линза обеспечивает возможность формирования оптического изображения из отражения света от объектов. По типу линза может быть собирающей и рассеивающей, а по конструкции линза может быть двояковыпуклой или плосковыпуклой, а также двояковогнутой или плосковогнутой. При этом линза может быть изготовлена из оптически прозрачного материала, например, из оптического стекла, кристалла или оптических пластмасс.The lens provides the ability to form an optical image of the reflection of light from objects. The type of lens can be collecting and diffusing, and the design of the lens can be biconvex or flat convex, as well as biconcave or flat-concave. In this case, the lens can be made of an optically transparent material, for example, of optical glass, crystal or optical plastics.

Покрытие из светопоглощающего материала обеспечивает возможность снижения отражающей способности микронеровностей, имеющих трещины и сложные впадины неправильной формы на торцевой поверхности линзы, и исключает возникновение зазора между светопоглощающим слоем и линзой. Покрытие из светопоглощающего материла должно иметь высокий уровень поглощения электромагнитного излучения ближнего, среднего и дальнего инфракрасного диапазонов, что обеспечивает снижение риска возникновения оптических дефектов на изображении, получаемом камерой системы ночного видения в условиях недостаточной освещенности. Покрытие может иметь черный цвет и может быть представлено напыленным светопоглощающим нанопорошком, пастой или лаком на основе светопоглощающих нанопорошков. При этом могут быть использованы нанопорошки графита или металлокерамики на основе хрома и монооксида кремния, оксида циркония или оксида титана. При этом для заполнения глубоких и при этом узких трещин в микронеровностях на торцевой поверхности линзы и оптимизации ее массогабаритных характеристик структурный слой из светопоглощающего материала может быть представлен спиртосодержащими чернилами черного цвета.The coating of light-absorbing material provides the possibility of reducing the reflectivity of asperities with cracks and irregular shaped cavities on the end surface of the lens, and eliminates the occurrence of a gap between the light-absorbing layer and the lens. The coating of the light-absorbing material should have a high level of absorption of electromagnetic radiation in the near, middle and far infrared ranges, which reduces the risk of optical defects in the image received by the camera of the night vision system in low light conditions. The coating can be black in color and can be represented by sprayed light-absorbing nanopowder, paste or varnish based on light-absorbing nanopowders. This can be used nanopowders of graphite or cermet based on chromium and silicon monoxide, zirconium oxide or titanium oxide. At the same time, in order to fill deep and narrow cracks in the asperities on the end surface of the lens and to optimize its weight and size characteristics, the structural layer of light absorbing material can be represented by black alcohol-based inks.

Объектив представляет собой оправу для линз и обеспечивает возможность формирования из них оптической схемы. Объектив может иметь постоянное или переменное фокусное расстояние, которое может настраиваться в автоматическом и/или ручном режиме. Объектив может иметь разборную конструкцию, что обеспечивает возможность проведения чистки и замены линз и снижения риска возникновения оптических дефектов на изображении, получаемом камерой системы ночного видения. Дополнительно объектив может содержать съемный инфракрасный фильтр, обеспечивающий возможность получения изображения камерой системы ночного видения в дневное время суток.The lens is a frame for lenses and provides the possibility of the formation of an optical circuit from them. The lens can have a fixed or variable focal length, which can be adjusted in automatic and / or manual mode. The lens may have a collapsible design that provides the ability to clean and replace lenses and reduce the risk of optical defects in the image obtained by the camera of the night vision system. Additionally, the lens may contain a removable infrared filter that provides the ability to capture an image by a night vision camera in the daytime.

Светочувствительная матрица представляет собой аналоговую или цифро-аналоговую интегральную микросхему, содержащую светодиоды, обладающие высокой чувствительностью к свету в ИК-диапазоне, и обеспечивает возможность преобразования оптического изображения, спроецированного на нее оптической схемой линз, в аналоговый электрический сигнал.The photosensitive matrix is an analog or digital-analog integrated chip containing LEDs with high sensitivity to light in the IR range, and provides the ability to convert an optical image projected onto it by an optical lens circuit into an analog electrical signal.

Корпус может иметь любую форму и размер, обеспечивающие возможность размещения компонентов камеры системы ночного видения внутри него. Корпус может иметь разборную конструкцию, что обеспечивает возможность чистки или замены компонентов камеры системы ночного видения и снижения риска возникновения оптических дефектов на изображении, получаемом камерой системы ночного видения. Корпус может быть выполнен герметичным, что снижает риск попадания частиц пыли и влаги внутрь него и дополнительно снижает риск возникновения оптических дефектов на изображении, получаемом камерой системы ночного видения. Корпус может содержать средства крепления, представленные в виде отверстий, кронштейнов, шарниров с присосками и т.п., обеспечивающих возможность установки камеры системы ночного видения в транспортном средстве, например, в автомобиле, на мотоцикле, лодке и пр.The body can be of any shape and size, providing the possibility of placing the components of the camera of the night vision system inside it. The housing may have a collapsible design that provides the ability to clean or replace the components of the camera of the night vision system and reduce the risk of optical defects in the image obtained by the camera of the night vision system. The housing can be sealed, which reduces the risk of dust and moisture particles entering it, and additionally reduces the risk of optical defects in the image captured by a night-vision camera. The housing may contain mounting means presented in the form of holes, brackets, hinges with suction cups, etc., providing the ability to install a night vision camera in a vehicle, for example, in a car, on a motorcycle, boat, etc.

Изобретение характеризуется ранее неизвестным существенным признаком заключающимся в том, что торцевая поверхность линзы содержит покрытие из светопоглощающего материала, что позволяет снизить интенсивность света, отражаемого микронеровностями торцевой поверхности линзы, тем самым снижая риск попадания преломленного и рассеянного света на светочувствительную матрицу камеры системы ночного видения, снижая риск появления шумов при преобразовании изображения, спроецированного на матрицу, тем самым увеличивая контрастность и резкость и снижая риск возникновения бликов и засветок объекта съемки на изображении, благодаря чему обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска возникновения оптических дефектов на изображении, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики камеры системы ночного видения.The invention is characterized by a previously unknown significant feature consisting in the fact that the end surface of the lens contains a coating of light absorbing material, which reduces the intensity of light reflected by the asperities of the end surface of the lens, thereby reducing the risk of refracted and scattered light on the photosensitive matrix of the night vision camera, reducing the risk of noise when converting an image projected onto a matrix, thereby increasing the contrast and sharpness and reducing the risk of glare and glare of the subject in the image, thereby achieving a technical result that reduces the risk of optical defects in the image, thereby improving the performance of the night vision camera.

Наличие ранее не известной из уровня техники совокупности отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».The presence of a set of distinctive essential features not previously known from the prior art indicates the compliance of the invention with the criteria of patentability "novelty" and "inventive step".

Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «промышленная применимость».The invention can be made from known materials using known means, which indicates the compliance of the invention with the patentability criterion of "industrial applicability".

Изобретение поясняется следующими фигурами.The invention is illustrated in the following figures.

Фиг.1 – Модуль камеры по прототипу, преломление света, отраженного от микронеровностей на торцевой поверхности линзы.Figure 1 - Camera module of the prototype, the refraction of light reflected from the asperities on the end surface of the lens.

Фиг.2 – Камера системы ночного видения в герметичном корпусе.Figure 2 - Camera night vision system in an airtight housing.

Фиг.3 – Оптическая схема камеры системы ночного видения, одна линза содержит покрытие спиртосодержащими чернилами черного цвета.Figure 3 - Optical scheme of the camera night vision system, one lens contains a coating of black alcohol-based inks.

Фиг.4 – Оптическая схема камеры системы ночного видения, все линзы содержат покрытие спиртосодержащими чернилами черного цвета.4 - Optical scheme of the camera of the night vision system, all lenses contain a coating of black alcohol-based inks.

Фиг.5 – Линза с покрытием светоотражающим материалом.5 is a lens with a coating of reflective material.

Камера системы ночного видения содержит корпус 1, внутри которого расположен объектив 2 с линзами 3 и светочувствительная матрица 4, при этом торцевая поверхность линзы 3 содержит покрытие светопоглощающим материалом 5.The camera of the night vision system comprises a housing 1, inside which the lens 2 with lenses 3 is located and a photosensitive matrix 4, while the end surface of the lens 3 comprises a coating with a light absorbing material 5.

Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.

Камеру устанавливают в транспортное средство (не показано на фигурах) для наблюдения за дорожной обстановкой в условиях недостаточной освещенности. Объекты на дороге подсвечиваются светом в инфракрасном диапазоне от источника (не показан на фигурах) света, который отражается от объектов, проходит через линзы 3 объектива 2 и попадает на светочувствительную матрицу 4. При этом за счет светопоглощающего материала 5 происходит значительное снижение интенсивности света, отражаемого от микронеровностей, находящихся на торцевой поверхности линз 3, а на светочувствительную матрицу 4 попадает только свет, отраженный от объектов на дороге, что позволяет увеличить контрастность и резкость отображения объекта наблюдения, а изображение не имеет бликов и засветок. Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска возникновения оптических дефектов на изображении, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики камеры системы ночного видения.The camera is installed in a vehicle (not shown in the figures) to monitor the traffic situation in low light conditions. Objects on the road are illuminated by light in the infrared range from a source (not shown in the figures) of light that is reflected from objects, passes through the lenses 3 of objective 2 and hits the photosensitive matrix 4. At the same time, due to the light absorbing material 5, there is a significant decrease in the intensity of light reflected from the asperities located on the end surface of the lenses 3, and only the light reflected from the objects on the road gets onto the photosensitive matrix 4, which allows to increase the contrast and sharpness of the objects CONTROL object of observation, and the image has no glare and flare. This ensures the achievement of the technical result, which consists in reducing the risk of optical defects in the image, thereby improving the performance of the camera night vision system.

Claims (6)

1. Камера системы ночного видения, содержащая корпус, внутри которого расположена светочувствительная матрица и объектив с линзами, отличающаяся тем, что торцевая поверхность линз содержит покрытие из светопоглощающего материала.1. Camera night vision system, comprising a housing, inside of which is a photosensitive matrix and a lens with lenses, wherein the end surface of the lens contains a coating of light absorbing material. 2. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что покрытие из светопоглощающего материала представлено напыленным нанопорошком графита.2. A chamber according to claim 1, characterized in that the coating of the light-absorbing material is represented by a sprayed graphite nanopowder. 3. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что покрытие из светопоглощающего материала представлено спиртосодержащими чернилами черного цвета.3. The camera according to claim 1, characterized in that the coating of the light-absorbing material is represented by black alcohol-based inks. 4. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что объектив имеет разборную конструкцию.4. The camera under item 1, characterized in that the lens has a collapsible design. 5. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что корпус имеет разборную конструкцию.5. The camera under item 1, characterized in that the case has a collapsible design. 6. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что корпус выполнен герметичным.6. The camera according to claim 1, characterized in that the body is sealed.
RU2018135305A 2018-10-08 2018-10-08 Night vision system camera RU2694553C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135305A RU2694553C1 (en) 2018-10-08 2018-10-08 Night vision system camera
PCT/RU2019/050175 WO2020076194A1 (en) 2018-10-08 2019-10-04 Night vision system camera

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135305A RU2694553C1 (en) 2018-10-08 2018-10-08 Night vision system camera

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2694553C1 true RU2694553C1 (en) 2019-07-16

Family

ID=67309285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018135305A RU2694553C1 (en) 2018-10-08 2018-10-08 Night vision system camera

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2694553C1 (en)
WO (1) WO2020076194A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW576606U (en) * 2003-06-13 2004-02-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Digital imaging module
CN206820795U (en) * 2017-07-05 2017-12-29 广东欧珀移动通信有限公司 Mobile phone and its camera
CN107635090A (en) * 2017-09-26 2018-01-26 广东欧珀移动通信有限公司 Flashing lamp lens, camera assembly and terminal device
US20180149778A1 (en) * 2014-12-19 2018-05-31 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Lens assembly and camera module including the same
EP3383019A1 (en) * 2015-11-24 2018-10-03 Sony Semiconductor Solutions Corporation Camera module and electronic device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW576606U (en) * 2003-06-13 2004-02-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Digital imaging module
US20180149778A1 (en) * 2014-12-19 2018-05-31 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Lens assembly and camera module including the same
EP3383019A1 (en) * 2015-11-24 2018-10-03 Sony Semiconductor Solutions Corporation Camera module and electronic device
CN206820795U (en) * 2017-07-05 2017-12-29 广东欧珀移动通信有限公司 Mobile phone and its camera
CN107635090A (en) * 2017-09-26 2018-01-26 广东欧珀移动通信有限公司 Flashing lamp lens, camera assembly and terminal device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020076194A1 (en) 2020-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2487409C (en) Light source detection and categorization system for automatic vehicle exterior light control and method of manufacturing
CA2333596C (en) Imaging system for vehicle headlamp control
JP4359121B2 (en) Multifunction integrated vision system with a matrix of CMOS or CCD technology
KR101903981B1 (en) Detection of raindrops on a pane by means of a camera and lighting
US6420704B1 (en) Method and system for improving camera infrared sensitivity using digital zoom
CN104024827A (en) Image processing apparatus, image-capturing method, and vehicle
CN1818613A (en) Detection device
JP2020056839A (en) Imaging apparatus
JP7080328B2 (en) Single optical component for low and high light level imaging
WO2016162983A1 (en) Vehicle-mounted camera
JP2020057869A (en) Imaging apparatus
RU186570U1 (en) Night vision camera
US8009190B2 (en) Optical scatter correction for film scanners
RU2694553C1 (en) Night vision system camera
CN211209783U (en) Anti-backlight image pickup device
KR20060101834A (en) Improvement of imaging characteristics in infrared ccd camera by fresnel lens and isolator
EA033868B1 (en) Night vision system camera
EP1077641B1 (en) Compact optical fingerprint sensor
CN215990946U (en) Night vision lens head structure and night vision law enforcement record appearance
CN210246885U (en) Night vision recorder and night vision law enforcement recorder
KR100853689B1 (en) Structure of camera module for low illuminance
CN116132779A (en) Automatic exposure shielding camera
CN117528063A (en) Optical device and method for measuring depth of field of mobile phone camera
CN113840065A (en) Camera module and mobile terminal
KR20110114315A (en) Night vision device