WO2020076194A1 - Night vision system camera - Google Patents
Night vision system camera Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020076194A1 WO2020076194A1 PCT/RU2019/050175 RU2019050175W WO2020076194A1 WO 2020076194 A1 WO2020076194 A1 WO 2020076194A1 RU 2019050175 W RU2019050175 W RU 2019050175W WO 2020076194 A1 WO2020076194 A1 WO 2020076194A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- light
- night vision
- lens
- camera
- vision system
- Prior art date
Links
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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
The invention relates to the field of optical surveillance in conditions of insufficient illumination and can be used for dynamic surveillance in transport on land, water and in the air. The technical result which the invention is directed towards achieving is a reduction in the risk of optical defects arising on an image being produced by a night vision system camera. The essence of the invention consists in that the night vision system camera comprises a housing, inside which a light-sensitive matrix and an objective with lenses are arranged, and is characterized in that the side face of the lenses comprises a coating made of a light-absorbing material.
Description
Камера системы ночного видения Night vision camera
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., МИК: G02B 3/08, G03B 15/05, Н04М 1/02]. A well-known mobile phone camera containing two lenses with inclined end surfaces and a photosensitive matrix, while one of the lenses contains a light-absorbing layer on the end surface [CN107635090, publication date: 01/26/2018, MIC: 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 [W02008093516, дата публикации: 20.05.2010 г., МИК: G02B 7/02, H04N 5/225, H04N 5/335]. A well-known mobile phone camera module containing a housing inside which lenses and a photosensitive matrix are located, wherein the lateral surface of each lens contains a light-protective layer [W02008093516, publication date: 05/20/2010, MIC: 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 shooting video in low visibility conditions and at night even when using additional infrared illumination. This drawback 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 greatly limits the functionality of 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 [W02017090437A1, дата публикации: 01.06.2017 г., МПК: G02B 3/00, G02B 7/02, G03B 19/00]. As a prototype, a camera module was selected that was capable of shooting in the dark, containing a lens with lenses and a matrix that is photosensitive to light in the infrared range, while the lens at the point of contact with the end surface of the lens contains inserts of light-absorbing material [W02017090437A1, publication date : 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 ability to identify the contours of the object under observation in low light conditions due to the fact that the camera module, made with the ability to shoot at night, has a matrix that is sensitive to light in the infrared range. However, the prototype has drawbacks consisting in optical defects in the image obtained by the camera of the night vision system in low light conditions when the subject is illuminated with infrared light. This is due to multiple uncontrolled reflection of light passing through the lenses from dust particles that inevitably fall into the space between the end face. the surface of the lenses and the insert of the light-absorbing material, while the ingress of dust particles causes a gap between the light-absorbing material and the end surface of the lenses. The formation of a gap leads to the fact that the light passing through the lenses does not fall on the surface of the reflective material and is reflected from microroughnesses 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 of this, the infrared light is refracted and scattered in the optical circuit of the lens and distorted light gets on the highly sensitive matrix, causing noise when converting the image projected onto it. As a result, the resulting image has low contrast and sharpness and contains glare and illumination of the subject, which significantly degrades the operational characteristics of the night-vision camera.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик камеры системы ночного видения. The technical problem to which the invention is directed is to improve the operational characteristics of the camera of the night vision system.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является снижение риска возникновения оптических дефектов на изображении, получаемом камерой системы ночного видения. The technical result to 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 camera of the night vision system contains a housing, inside of which there is a photosensitive sensor 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 from the reflection of light from objects. The type of lens can be collecting and scattering, 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, 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 the light-absorbing material makes it possible to reduce the reflectivity of microroughnesses having cracks and complex irregular 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 from 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 may have black color and can be represented by a sprayed light-absorbing nanopowder, paste or varnish based on light-absorbing nanopowders. In this case, graphite or cermet nanopowders based on chromium and silicon monoxide, zirconium oxide or titanium oxide can be used. In this case, to fill deep and at the same time narrow cracks in the microroughnesses on the end surface of the lens and optimize its weight and size characteristics, the structural layer of light-absorbing material can be represented by alcohol-containing black ink.
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 forming an optical circuit from them. The lens may have a fixed or variable focal length, which can be adjusted automatically and / or manually. The lens may have a collapsible design, which makes it possible to clean and replace lenses and reduce the risk of optical defects in the image received by the camera of the night vision system. Additionally, the lens may contain a removable infrared filter, which provides the ability to receive images by the camera of the night vision system in the daytime.
Светочувствительная матрица представляет собой аналоговую или цифро- аналоговую интегральную микросхему, содержащую светодиоды, обладающие высокой чувствительностью к свету в ПК -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-to-analog integrated circuit containing LEDs that are highly sensitive to light in the PC range and enables the conversion of 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 housing can be of any shape and size, providing the ability to place the components of the camera system of night vision inside it. The housing may have a collapsible design, which allows cleaning or replacing components of the camera of the night vision system and reducing 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 entering inside it and further reduces the risk of optical defects in the image received by the camera of the night vision system. The housing may contain fastening means, presented in the form of holes, brackets, hinges with suction cups, etc., providing the possibility of installing the camera of the night vision system in a vehicle, for example, in a car, 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 снижаяThe 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 microroughnesses in the end surface of the lens, thereby reducing the risk of refracted and scattered light getting onto the photosensitive matrix of the night vision camera, reducing the risk of noise when converting an image projected onto the matrix, thereby increasing contrast and sharpness and reducing
5 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. 5 the risk of glare and flare of the subject in the image, thereby ensuring the achievement of a technical result, consisting in reducing the risk of optical defects in the image, thereby improving the operational characteristics of the camera of the night vision system.
Наличие ранее не известной из уровня техники совокупности отличительных The presence of previously not known from the prior art combination of distinctive
10 существенных признаков свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень». 10 essential features indicates compliance of the invention with the patentability criterion of “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".
15 Изобретение поясняется следующими фигурами. 15 The invention is illustrated by the following figures.
Фиг.1 - Модуль камеры по прототипу, преломление света, отраженного от микронеровностей на торцевой поверхности линзы. Figure 1 - The camera module of the prototype, the refraction of light reflected from microroughnesses on the end surface of the lens.
Фиг.2 - Камера системы ночного видения в герметичном корпусе. Figure 2 - Camera night vision system in a sealed enclosure.
Фиг.З - Оптическая схема камеры системы ночного видения, одна линза содержит Fig.Z - Optical diagram of the camera system of night vision, one lens contains
20 покрытие спиртосодержащими чернилами черного цвета. 20 coating with black alcohol ink.
Фиг.4 - Оптическая схема камеры системы ночного видения, все линзы содержат покрытие спиртосодержащими чернилами черного цвета. Figure 4 - Optical diagram of the camera system of night vision, all lenses contain a coating of alcohol-containing black ink.
Фиг.5 - Линза с покрытием светоотражающим материалом. Figure 5 - Lens coated with a reflective material.
Камера системы ночного видения содержит корпус 1, внутри которого расположен The camera of the night vision system contains a housing 1, inside which is located
25 объектив 2 с линзами 3 и светочувствительная матрица 4, при этом торцевая поверхность линзы 3 содержит покрытие светопоглощающим материалом 5. 25 lens 2 with lenses 3 and a photosensitive matrix 4, while the end surface of the lens 3 contains a coating of 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 The camera is installed in a vehicle (not shown in the figures) to monitor the road situation in low light conditions. The objects
ВО 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 наVOs on the road are illuminated by infrared light from a source (not shown in the figures) of light that is reflected from objects, passes through the lenses 3 of lens 2 and falls on the photosensitive matrix 4. At the same time, due to the light-absorbing material 5, a significant decrease in the intensity of light reflected from irregularities located on the end surface of the lens 3, and on
35 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.
35, the photosensitive matrix 4 only receives light reflected from objects on the road, which allows you to increase the contrast and sharpness of the display of the 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 operational characteristics of the camera of the night vision system.
Claims
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. The camera system of night vision, comprising a housing, inside of which there is a photosensitive matrix and a lens with lenses, characterized in that the end surface of the lenses contains a coating of light-absorbing material.
2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что покрытие из светопоглощающего материала представлено напыленным нанопорошком графита. 2. The chamber according to claim 1, characterized in that the coating of light-absorbing material is represented by sprayed graphite nanopowder.
3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что покрытие из светопоглощающего материала представлено спиртосодержащими чернилами черного цвета. 3. The chamber according to claim 1, characterized in that the coating of light-absorbing material is represented by alcohol-containing black ink.
4. Камера по п.1, отличающаяся тем, что объектив имеет разборную конструкцию. 4. The camera according to claim 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 according to claim 1, characterized in that the housing 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 housing is sealed.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135305 | 2018-10-08 | ||
| RU2018135305A RU2694553C1 (en) | 2018-10-08 | 2018-10-08 | Night vision system camera |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020076194A1 true WO2020076194A1 (en) | 2020-04-16 |
Family
ID=67309285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/050175 WO2020076194A1 (en) | 2018-10-08 | 2019-10-04 | Night vision system camera |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2694553C1 (en) |
| WO (1) | WO2020076194A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Family Cites Families (1)
| 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 |
-
2018
- 2018-10-08 RU RU2018135305A patent/RU2694553C1/en active
-
2019
- 2019-10-04 WO PCT/RU2019/050175 patent/WO2020076194A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
|---|---|
| RU2694553C1 (en) | 2019-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101013826B1 (en) | Imaging filter | |
| JP6317954B2 (en) | Lens unit, imaging module, and electronic device | |
| WO2009013866A1 (en) | Image pickup apparatus with distance measurement function using multiple eye system | |
| US7758259B2 (en) | Optical device | |
| CN104024827A (en) | Image processing apparatus, image-capturing method, and vehicle | |
| CN102955216A (en) | Lens module | |
| JP7080328B2 (en) | Single optical component for low and high light level imaging | |
| CN107643591B (en) | Anti-attenuation fog-penetrating visible light lens and implementation method | |
| KR102462327B1 (en) | Dome type CCTV camera with shooting field of view | |
| RU186570U1 (en) | Night vision camera | |
| US8009190B2 (en) | Optical scatter correction for film scanners | |
| WO2021258880A1 (en) | Filter structure, lens, sensor, camera, electronic device, and control method | |
| WO2020076194A1 (en) | Night vision system camera | |
| EA033868B1 (en) | Night vision system camera | |
| CN115037922A (en) | Uniform light source platform for camera calibration, and non-uniformity measurement and correction method | |
| JP3972654B2 (en) | Solid-state image sensor camera and door phone with camera | |
| KR100853689B1 (en) | Structure of camera module for low illuminance | |
| GB2344243A (en) | Colour scanner having different filter characteristics for direct and scattered light | |
| CN216819950U (en) | Spherical lens cover with tangent plane | |
| CN215990946U (en) | Night vision lens head structure and night vision law enforcement record appearance | |
| US20060188248A1 (en) | Camera | |
| CN210246885U (en) | Night vision recorder and night vision law enforcement recorder | |
| US20180310868A1 (en) | Imaging apparatus | |
| CN220359235U (en) | Concealed camera and vehicle-mounted display | |
| CN215499281U (en) | Camera with camera lens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19870665 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19870665 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |