БИНОКУЛЯРНЫЙ ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ ПРИБОР Российский патент 2003 года по МПК G02B23/12 

Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано при изготовлении тепловизионных приборов для визуализации тепловых изображений в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности является малогабаритный тепловизионный прибор (патент РФ 2137319, МКИ Н 04 N 5/33, приоритет от. 30.03.98), недостатком малогабаритного тепловизионного прибора является возможность наблюдения только одним глазом, что обусловлено конструктивными особенностями монокулярного исполнения.

Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности одновременного наблюдения двумя глазами.

Эта цель достигается тем, что тепловизор содержит ИК объектив, линейку фотоприемников, двухстороннее сканирующее зеркало, линейку излучателей, коллимирующий объектив и окулярную систему, при этом коллимирующий объектив состоит из двух компонентов, первый из которых - выпукло-вогнутая отрицательная линза, второй - вогнуто-выпуклая положительная линза, а окулярная система содержит два зеркальных элемента, два фокусирующих объектива, две призмы БП-90 и два окуляра.

Конструктивное исполнение бинокулярного тепловизионного прибора показано разрезом вида сверху на чертеже. Здесь содержатся ИК объектив 1 и 2, линейка фотоприемников 3, двухстороннее сканирующее зеркало 4, линейка излучателей 5, коллимирующий объектив 6 и 7, два зеркальных элемента 8 и 9, два фокусирующих объектива 10, 11 и 12, 13, две пентапризмы 14 и 15, два окуляра 16, 17 и 18, 19, электродвигатель 20 с кривошипно-шатунным приводом на сканирующее зеркало. Линейка излучателей 5 - 64-элементная линейка светоизлучающих диодов зеленого цвета свечения, изготовитель ОКБ "Протон", г. Орел, размер элемента 0,2 мм, шаг 0,2 мм. При параметрах ИК объектива 1 и 2 (фокусное расстояние 75 мм) и линейки фотоприемников 3 (размер элемента 0,1 мм, шаг 0,1 мм), аналогичных параметрам объектива и линейки в приборе по патенту 2137319, параметры варианта коллимирующего объектива 6, 7 представлены в табл.1.

Параметры варианта фокусирующего объектива 10 и 11 (12 и 13) представлены в табл.2.

Параметры варианта пентапризмы 14 (15) следующие:
- размеры входной и выходной граней пентапризмы типа БП-90 равны 13 мм.

Параметры варианта окуляра 16 и 17 (18 и 19) представлены в табл.3.

Принцип действия бинокулярного тепловизионного прибора заключается в следующем. ИК объектив, состоящий из двух компонентов 1 и 2, каждый из которых содержит положительную линзу, фокусирует изображение на линейке фотоприемников 3 через одну сторону зеркала 4, сканирующего тепловую картину угловыми колебаниями от вращения электродвигателя 20 с кривошипно-шатунным приводом. Излучение от линейки излучателей 5 коллимируется объективом, состоящим из отрицательной линзы 6 и положительной линзы 7, через другую сторону зеркала 4, сохраняя равенство масштабов изображения по вертикали и по горизонту выдерживанием соотношения:
Аф/Аи=Fоб/Fк.об,
где Аф и Аи - размер одного элемента в линейке фотоприемников и в линейке излучателей соответственно, а Fоб и Fк.об - фокусные расстояния ИК объектива и коллимирующего объектива соответственно.

Параллельный пучок после объектива 6, 7 отражается от зеркальных элементов 8 и 9 и разделяется в разные стороны к объективам 10, 11, 12, 13, фокусируется ими, оборачивается в горизонтальной плоскости пентапризмами БП-90 14 и 15 и рассматривается через окуляры 16, 17 и 18, 19 двумя глазами, при этом соотношение размеров выходного зрачка объектива 6, 7 (Dвых.к.о.) и входного зрачка объективов 10, 11 и 12, 13 (Dвх.ф.о.) должно соответствовать:
Dвых.к.о.>Dвх.ф.о.

В рассмотренном варианте конструктивного исполнения бинокулярный тепловизионный прибор имеет следующие характеристики:
- рабочий спектральный диапазон - 8-14 мкм;
- увеличение Г=2,85 крат;
- поле зрения по вертикали - 5 градусов, по горизонту - 10 градусов;
- формат разложения - 64х128 элементов;
- геометрическая разрешающая способность - 1,4 мрад;
- предельное температурное разрешение - 0,5 градусов;
- частота кадров - не менее 50 Гц;
- диапазон изменения базы глаз - от 58 до 74 мм;
- диоптрийная наводка окуляров - независимая +/-4 дптр;
- вес - 600 г.

Положительный эффект от предлагаемых технических решений заключается в возможности одновременного наблюдения двумя глазами, что обеспечивает комфортность наблюдения и уменьшает утомляемость наблюдателя.

Бинокулярный тепловизионный прибор содержит ИК объектив, линейку фотоприемников, двухстороннее сканирующее зеркало, линейку излучателей, коллимирующий объектив и окулярную систему. Коллимирующий объектив состоит из двух компонентов, первый из которых - выпукло-вогнутая отрицательная линза, второй - вогнуто-выпуклая положительная линза. Окулярная система содержит два зеркальных элемента, два фокусирующих объектива, две призмы БП-90 и два окуляра. Входные зрачки фокусирующих объективов одинаковы по диаметру, а соотношение размеров выходного зрачка коллимирующего объектива и входного зрачка фокусирующих объективов должно соответствовать Dвых.к.о.≥2Dвх.ф.о., где Dвых.к.о. - размер выходного зрачка коллимирующего объектива; Dвх.ф.о. - размер входного зрачка фокусирующих объективов. Обеспечивается наблюдение двумя глазами. 1 ил., 3 табл.

Бинокулярный тепловизионный прибор, содержащий ИК объектив, линейку фотоприемников, двухстороннее сканирующее зеркало, линейку излучателей, коллимирующий объектив и окулярную систему, отличающийся тем, что коллимирующий объектив состоит из двух компонентов, первый из которых - выпукло-вогнутая отрицательная линза, второй - вогнуто-выпуклая положительная линза, а окулярная система содержит два зеркальных элемента, два фокусирующих объектива, две призмы БП-90 и два окуляра, при этом входные зрачки фокусирующих объективов одинаковы по диаметру, а соотношение размеров выходного зрачка коллимирующего объектива и входного зрачка фокусирующих объективов должно соответствовать Dвых. к. о. ≥2Dвх. ф. о. , где Dвых. к. о. - размер выходного зрачка коллимирующего объектива; Dвх. ф. о. - размер входного зрачка фокусирующих объективов.