КОМБИНИРОВАННЫЙ ДНЕВНО-НОЧНОЙ ПРИБОР НАБЛЮДЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G02B23/12 

Изобретение относится к оптико-электронным приборам и может использоваться для наблюдения из укрытия или из транспортного средства в дневное и ночное время, а также при неблагоприятных погодных условиях.

Известен панорамный перископ для дневного и ночного наблюдения для водителя танка, содержащий дневной перископ, проходящий через броню, и ночной перископ с усилителем изображения и модулем для визуализации изображения (FR №2725045 А1 кл. G 02 B 23/08, опубл. 29.03.96 г.), и аналогичный эпископ (ЕР 0463929 А1, G 02 B 23/08, опубл. 02.01.92 г.). Обычно для повышения ударопрочности перископ выполняют в виде двух разделенных воздушным промежутком прямоугольных призм (заявка DE 3202637 G 02 B 23/08, опубл. 04.08.84 г.).

Ближайшим к предлагаемому изобретению по конструктивному исполнению и назначению является панорамный перископ дневно-ночного наблюдения (заявка RU 2002 125171/28 кл. G 02 B 23/12, опубл. 27.03.2004 г.), включающий дневной и ночной каналы, содержащие общую головную (входную) призму для дневного и ночного каналов, расположенных соосно, и выходную призму для дневного канала. Данный прибор неприменим при плохой погоде, при тумане.

Задача изобретения - повышение информативности наблюдения, создание всепогодного прибора, а также сохранение большого угла визуального обзора.

Задача решается тем, что в перископическом приборе дневно-ночного наблюдения, включающем общую входную прямоугольную призму для дневного и ночного каналов и выходную призму дневного канала, в отличие от известного, дневной канал выполнен в виде призменного канала прямого наблюдения, ночной канал включает объектив и низкоуровневый телевизионный приемник с ПЗС-матрицей и размещен в выемке, выполненной во входной прямоугольной призме для дневного и ночного каналов и в верхней части выходной призмы дневного канала, а параллельно дневному и ночному каналам дополнительно введен тепловизионный канал на основе микроболометрической матрицы с инфракрасным объективом и собственной входной прямоугольной призмой, размещенной сбоку входной прямоугольной призмы для дневного и ночного каналов, причем ночной и тепловизионный каналы снабжены блоком коммутации, соединенным с блоком индикации.

Дополнительная задача решается соблюдением заданных соотношений размеров ночного канала и выемки в призмах.

Дополнение прибора тепловизионным каналом позволяет вести наблюдение в неблагоприятных погодных условиях; изображения, получаемые тепловизионным и ночным каналами, выведены на экран блока индикации, кроме того, прибор позволяет интегрировать (комплексировать) изображение от видеосигналов двух каналов-тепловизионного и ночного; обеспечен большой угол визуального обзора.

Исполнение изобретения поясняется чертежом, где:

- на фиг.1 дан общий схематический вид прибора со схемой коммутации;

- на фиг.2 дан разрез дневного канала;

- на фиг.3 дан разрез тепловизионного канала;

- на фиг.4 дан разрез ночного канала;

- на фиг.5 дана оптическая схема.

Комбинированный прибор наблюдения содержит дневной, ночной и тепловизионный каналы и включает в себя общую входную прямоугольную призму 1 АР - 90° видимого спектра диапазона для дневного и ночного каналов и выходную призму 2 АР - 90° дневного канала прямого наблюдения (фиг.1). Ночной канал включает объектив 3 и низкоуровневый телевизионный приемник 4 с ПЗС-матрицей 1/3" и размещен в выемке, выполненной во входной призме 1 и в верхней части выходной призмы 2.

Параллельно дневному и ночному каналам сбоку призменного блока расположен тепловизионный канал, включающий входную прямоугольную призму 5 АР-90° из материала, работающего в ИК спектральном диапазоне, например, из стекла ПО-4, инфракрасный объектив 6 и микроболометрическую матрицу 7 с рабочим спектральным диапазоном 8-14 мкм. Входное окно призмы закрывает защитная пластинка 8 из германия. Все призмы закрепляются в своих корпусах и уплотняются герметиком. Выходы тепловизионного и ночного ( телевизионного) каналов соединены с блоком коммутации 9, а тот - с блоком индикации 10, в котором используется газоразрядная индикаторная панель.

Выемка во входной и выходной призмах не должна нарушать заданный угол дневного обзора в горизонтальной плоскости, составляющий 2ω=110°, а это обеспечивается, если ее размеры и размеры ночного канала удовлетворяют следующим соотношениям:

L<b<B A/H

М<h<Н - 2b H/B+R В/Н,

где В - ширина входного окна входной прямоугольной призмы и выходной призмы дневного канала;

А - высота входной прямоугольной призмы до выемки;

b - ширина выемки;

h - высота выемки;

Н -высота призменной части прибора с учетом развертки;

R - радиус скругления выемки в выходной призме дневного канала;

L - ширина ночного канала;

М - длина ночного канала с учетом объектива.

В варианте исполнения прибора размеры эти следующие:

L=44 мм; М=70 мм; В=176 мм; А=76 мм; Н=219,5 мм; К=20 мм;

b=53 мм; h=93,5 мм, а заданные соотношения:

44<53<60,9 и 70<93,5<103,3

Прибор работает следующим образом. Световой поток, отраженный от предметов на местности, и тепловой поток, излучаемый предметами, пройдя через входные прямоугольные призмы 1 и 5, попадает в объективы 3 и 6 ночного и тепловизонного каналов или, при прямом наблюдении, в выходную призму 2 дневного канала и глаз наблюдателя. Объективы 3 и 6 формируют изображения наблюдаемого предмета в плоскостях чувствительных элементов (ПЗС-матрица и микроболометрическая матрица), которые преобразуют их в электрический потенциал. Возникший потенциал преобразуется с помощью соответствующей электронной схемы в видеосигналы, затем в цифровую форму и затем, после обработки в блоке коммутации 9, передаются на блок индикации 10, который преобразует цифровые видеосигналы в видимое изображение на газоразрядной индикаторной панели. Изображения от тепловизионого и ночного каналов рассматривается или поочередно, или интегрируются, что повышает информативность наблюдения, разрешающую способность.

Опробование опытного образца, изготовленного промышленным способом, подтвердило достижение поставленной задачи - давало более четкое изображение местности при уровне освещенности до (3-5).10^-3 люкс и минимально разрешаемой разности температур не хуже 0,15°К. Несмотря на частичное ограничение визуального поля зрения из-за боковой выемки в призменной системе, угол обзора - главный оптический показатель - сохраняется максимальным при условии соблюдения заданных соотношений размеров.

Прибор может использоваться для наблюдения из укрытия или из транспортного средства в дневное и ночное время, а также при неблагоприятных погодных условиях. Прибор включает общую входную прямоугольную призму для дневного и ночного каналов и выходную призму для дневного канала, выполненного в виде призменного канала прямого наблюдения. Ночной канал содержит объектив и низкоуровневый телевизионный приемник с ПЗС-матрицей и размещен в выемке, выполненной во входной прямоугольной призме для дневного и ночного каналов и в верхней части выходной призмы дневного канала. Дополнительно введен тепловизионный канал на основе микроболометрической матрицы с инфракрасным объективом и собственной входной прямоугольной призмой. Ночной и тепловизионный каналы снабжены блоком коммутации и блоком индикации. Обеспечивается сохранение большого угла визуального обзора и возможность наблюдения в неблагоприятных погодных условиях, повышена информативность наблюдения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Комбинированный дневно-ночной прибор наблюдения, включающий общую входную прямоугольную призму для дневного и ночного каналов и выходную призму дневного канала, отличающийся тем, что дневной канал выполнен в виде призменного канала прямого наблюдения, ночной канал включает объектив и низкоуровневый телевизионный приемник с ПЗС-матрицей и размещен в выемке, выполненной во входной прямоугольной призме для дневного и ночного каналов и в верхней части выходной призмы дневного канала, а параллельно дневному и ночному каналам дополнительно введен тепловизионный канал на основе микроболометрической матрицы с инфракрасным объективом и собственной входной прямоугольной призмой, размещенной сбоку входной прямоугольной призмы для дневного и ночного каналов, причем ночной и тепловизионный каналы снабжены блоком коммутации, соединенным с блоком индикации.2. Комбинированный дневно-ночной прибор наблюдения по п.1, отличающийся тем, что размер выемки, выполненной во входной прямоугольной призме и в верхней части выходной призмы дневного канала, и размеры ночного канала отвечают следующим соотношениям:

L<b<B·A/H,

M<h<H-2b·H/B+R·B/H,

где В - ширина входного окна входной прямоугольной призмы и выходной призмы дневного канала;

А - высота входной прямоугольной призмы до выемки;

b - ширина выемки;

h - высота выемки;

Н - высота призменной части прибора с учетом развертки;

R - радиус округления выемки в выходной призме дневного канала;

L - ширина ночного канала;

М - длина ночного канала с учетом объектива.