АКТИВНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРИБОР ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК G02B23/04 G02B23/12 

Изобретение относится к технике оптико-электронных приборов визуализации изображения и предназначено для наблюдения при пониженном уровне естественной освещенности.

Известен принятый за аналог прибор визуализации изображения /см. В.А.Орлов, В. И. Петров "Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости".- М.: Военное издательство, 1989 г., с, 106-107, рис.50/, состоящий из дневного и ночного каналов. Ночной канал состоит из последовательно установленных на оси линзового объектива, электронно-оптического преобразователя (ЭОП), куб-призмы и окуляра, общего для ночного и дневного каналов. Дневной канал состоит из последовательно установленных двухлинзового объектива, линзовой оборачивающей системы, наклонного зеркала, сопрягающего ее через гипотенузную светоделительную грань куб-призмы с окуляром. Прибор допускает круглосуточную работу, но не обеспечивает работы ночью при пониженной прозрачности атмосферы и уровне естественной освещенности, близком к нулю, а также измерение дальности. Кроме того, в приборе два независимых входа для ночного и дневного каналов соответственно. Это увеличивает габариты входа и неудобно с точки зрения встраиваемости прибора в комплекс аппаратуры (например, в угольный комбайн или в систему вождения судов) с ограниченным оптическим входом.

Известен также принятый за прототип активно-импульсный прибор /там же, с.115...117, рис. 56/ визуализации изображения. Он содержит блок наблюдения, состоящий из последовательно установленных на оси объектива, ЭОП и окуляра, блок импульсного подсвета, состоящий из объектива формирования излучения, сфокусированного на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, подключенный к выходу блока накачки, блок стробирования, состоящий из последовательно подключенных задающего генератора импульсов, ко входу которого подключен синхронизирующий выход блока накачки, блока регулируемой задержки и формирования высоковольтных импульсов, подключенного к затвору ЭОП. Прибор обеспечивает возможность наблюдения и измерения дальности в ночных условиях как при нормальных, так и при пониженных уровнях прозрачности и естественной освещенности. Однако прибор не обеспечивает работы днем в оптимальном для него режиме /за счет стробирования возможна работа и днем, но фотокатод при этом перегружается/. Кроме того, для объективов блока наблюдения и блока импульсного подсвета требовался отдельный оптический вход для каждого, что ограничивает применение прибора, как и устройства - аналога.

Технической задачей изобретения является обеспечение круглосуточной работы и уменьшение размеров оптического входа.

Технический результат достигается тем, что в известный активно-импульсный оптико-электронный прибор визуализации изображения, содержащий блок наблюдения, состоящий из последовательно установленных на оптической оси зеркально-линзового объектива, включающего последовательно установленные по ходу луча защитное зеркало с концентрическим кольцевым зеркальным покрытием на его второй поверхности, зеркало Манжена и линзовый компенсатор полевых аберраций, импульсного электронно-оптического преобразователя и окуляра, блок импульсного подсвета, состоящий из последовательно соединенных задающего генератора импульсов, ко входу которого подключен синхронизирующий выход блока накачки, блока регулируемой задержки и формирователя высоковольтных импульсов, выход которого подключен к затвору импульсного электронно-оптического преобразователя, отличающийся тем, что объектив формирователя излучения и импульсный лазерный полупроводниковый излучатель установлены на оси зеркально-линзового объектива перед его защитным стеклом в его нерабочей зоне, на выходе защитного стекла в его периферической части установлено наклонное поворотное плоское зеркало, на выходе которого последовательно установлены линзовый объектив, первое наклонное плоское зеркало, оборачивающая система, второе наклонное плоское зеркало и откидное наклонное плоское зеркало, оптически сопрягающее оборачивающую систему с окуляром через установленное между ним и экраном электронно-оптического преобразователя откидное наклонное плоское зеркало.

Схема прибора представлена на чертеже, где:
1 - блок наблюдения,
2 - зеркально-линзовый объектив,
3 - защитное стекло,
4 - зеркало Манжена,
5 - линзовый компенсатор полевых аберраций,
6 - электронно-оптический преобразователь /ЭОП/,
7, 17 - откидное зеркало,
8 - окуляр,
9 - блок импульсного подсвета,
10 - объектив формирования излучения,
11 - импульсный лазерный полупроводниковый излучатель,
12 - блок накачки,
13 - блок стробирования,
14 - задающий генератор импульсов,
15 - блок регулируемой задержки,
16 - формирователь высоковольтных импульсов,
18 - линзовый объектив,
19 - первое наклонное плоское зеркало,
20 - оборачивающая система,
21 - второе наклонное плоское зеркало.

Прибор содержит блок 1 наблюдения. Он состоит из последовательно установленных на оптической оси зеркально-линзового объектива 2, включающего последовательно установленные по ходу луча защитное стекло 3 с нанесенным на его вторую поверхность концентрическим кольцевым зеркальный покрытием, зеркало Манжена 4 и линзовый компенсатор 5 полевых аберраций, ЭОП 6, откидного наклонного плоского зеркало 7 и окуляра 8. Прибор содержит блок 9 импульсного подсвета, включающий объектив формирования излучения 10, сфокусированный на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель 11, подключенный к выходу блока накачки 12. При этом объектив 10 и излучатель 11 установлены на оси зеркально-линзового объектива 2 перед его защитным стеклом 3 в его нерабочей зоне. Прибор содержит блок 13 стробирования, состоящий из последовательно подключенных задающего генератора импульсов 14, ко входу которого подключен синхронизирующий выход блока накачки 12, блок 15 регулируемой задержки и формирователь 16 высоковольтных импульсов, выход которого подключен к затвору импульсного ЭОП. На выходе защитного стекла 3 в его периферической части установлено наклонное поворотное плоское зеркало 17. На его выходе последовательно установлены линзовый объектив 18, первое наклонное плоское зеркало 19, оборачивающая система 20 и наклонное плоское зеркало 21, оптически сопрягающее оборачивающую систему 20 с окуляром 8 через установленное между ним и экраном ЭОП 6 откидное наклонное плоское зеркало 7.

Прибор функционирует следующим образом. При работе ночью зеркала 7 и 17 находятся в положении, показанном на чертеже сплошной линией. В пассивном режиме излучение от объекта и окружающего его фона поступает в объектив 2, который создает изображение на фотокатоде ЭОП 6. Последний преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости. Изображение с экрана ЭОП 6 наблюдается оператором через окуляр 8.

При работе прибора в активно-импульсном режиме включается блок 9 импульсного подсвета и блок 13 стробирования. Блок 12 накачки возбуждает импульсами тока импульсный лазерный полупроводниковый излучатель 11, генерирующий импульсы излучения, соответствующие импульсам тока. Объектив 10 формирования излучения коллимирует и направляет излучение подсвета к наблюдаемому объекту, импульсы излучения, отраженные от объекта, попадают в объектив 2, который формирует изображение объекта на фотокатоде ЭОП 6. Затвор последнего заперт и открывается только в момент прихода на фотокатод импульса излучения, несущего информацию о наблюдаемом объекте. Длительность импульса открытого состояния затвора /длительность строба/ равна или несколько превышает длительность импульса подсвечивающего излучения, ЭОП 6 преобразует изображение в видимое, усиливает его, а оператор наблюдает его через окуляр 8. Для указанной выше синхронной работы блока 9 импульсного подсвета и затвора ЭОП 6 служит блок 13 стробирования. Одновременно с запуском излучателя 11 блок 12 накачки выдает синхронизирующий импульс, который возбуждает задающий генератор 14 импульсов. Последний через блок 15 регулируемой задержки запускает формирователь 16 высоковольтных импульсов, который создает на выходе импульсы напряжения, отпирающие затвор ЭОП 6. В блоке 15 регулируемой задержки оператором плавно регулируется задержка между моментом генерирования излучателем 11 импульса подсвета и моментом отпирания затвора ЭОП 6. В тот момент, когда эта задержка окажется равной времени прохождения импульсами излучения расстояния от прибора до наблюдаемого объекта и обратно, оператор увидит изображение цели.

При работе в активно-импульсном режиме происходит измерение дальности до цели по величине вводимой задержки, а также наблюдение в условиях пониженной прозрачности атмосферы (дымка, туман, дождь и пр.) и при любом понижении естественной освещенности.

При работе прибора днем зеркала 7 и 17 переводятся в положение, показанное на чертеже пунктиром. При этом излучение от объекта наблюдения и окружающего его фона через защитное стекло 3 и зеркало 17 поступает в объектив 18, который формирует изображение. С помощью зеркала 19 оно сопрягается с оборачивающей системой 20, создающей прямое изображение, которое через зеркала 21 и 7 переносится в фокальную плоскость окуляра 8, через который наблюдается оператором.

Таким образом, по сравнению с прибором-прототипом, прибор обеспечивает круглосуточное наблюдение. Поскольку оптические входы объективов 2, 10 и 18 находятся в пределах защитного стекла 3, то по сравнению с прибором-прототипом сокращаются размеры оптического входа. Это расширяет область применения прибора.

Использование: в приборостроении, а именно в технике оптико-электронных приборов, и предназначено для наблюдения при низких уровнях освещенности. Сущность изобретения: активно-импульсный прибор содержит зеркально-линзовый объектив 2 для построения изображения на фотокатоде ЭОП 6. Дополнительная оптическая система, состоящая из объектива 18, оборачивающей системы 20, проекционных зеркал 17, 19, 21, 7, установлена таким образом, чтобы оптическое излучение, прошедшее периферическую зону зеркально-линзового объектива 2, проходило через дополнительный объектив 18, оборачивающую систему 20 и попадало в окуляр 8. Кроме того, объектив формирования излучения и импульсный лазерный полупроводниковый излучатель 11 установлены на оси зеркально-линзового объектива 2 перед его защитным стеклом 3 в нерабочей зоне. 1 ил.

Активно-импульсный оптико-электронный прибор визуализации изображения, содержащий блок наблюдения, состоящий из последовательно установленных на оптической оси зеркально-линзового объектива, включающего последовательно установленные по ходу луча защитное стекло, зеркало Манжена, вторичное зеркало в виде концентрического кольцевого зеркального покрытия на второй поверхности защитного стекла и линзовый компенсатор полевых аберраций, импульсного электронно-оптического преобразователя и окуляра, а также блок импульсного подсвета, состоящий из объектива формирования излучения, в фокусе которого установлен импульсный лазерный полупроводниковый излучатель с блоком накачки, и последовательно соединенных задающего генератора импульсов, ко входу которого подключен синхронизирующий выход блока накачки, блока регулируемой задержки и формирователя высоковольтных импульсов, выход которого подключен к затвору импульсного электронно-оптического преобразователя, отличающийся тем, что объектив формирования излучения и импульсный лазерный полупроводниковый излучатель установлены на оси зеркально-линзового объектива перед его защитным стеклом в нерабочей зоне объектива, а также в него введены первое откидное наклонное плоское зеркало, установленное за защитным стеклом в его периферической части, последовательно установленные за ним линзовый объектив, первое наклонное плоское зеркало, оборачивающая система, второе наклонное плоское зеркало и второе откидное наклонное плоское зеркало, размещенное между экраном электронно-оптического преобразователя и окуляром.