СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ И БИНОКУЛЯРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2011 года по МПК G02B23/12 

Изобретение относится к оптоэлектронике, а именно к электронно-оптическим приборам ночного видения.

Известен способ наблюдения объектов, включающий направление наблюдателем объектива наблюдательного прибора на объект, создание его оптического изображения на фотокатоде, преобразование оптического излучения в поток электронов; их ускорение и фокусирование на люминесцентном экране; преобразование потока электронов в видимое монохроматическое световое излучение люминесцентного экрана; направление светового излучения на фоторецепторы глаза наблюдателя (Ф.Эккарт, «Электронно-оптические преобразователи изображений и усилители рентгеновского изображения», пер. с немецкого, Госэнергоиздат, Москва-Ленинград, 1961, с.65-69).

Недостатком известного решения являются монохроматичность изображения объектов, недостаточная контрастность близких по цветовым характеристикам деталей объектов, ухудшающая детализацию элементов изображения объекта.

Из оппонентной теории цветового зрения Геринга известно, что любой цвет можно однозначно описать, указав его положение на двух шкалах «синий-желтый», «красный-зеленый». Установлено, что при освещении рецептивного поля сетчатки глаза каким-либо из цветов, выбранным из указанных интервалов, определенные группы нейронов можно либо активировать, либо тормозить. При этом зрительная сенсорная система человека, сравнивая степень возбуждения нейронов, может вычислить цветовые характеристики света.

Предлагаемый способ наблюдения объектов основан на оппонентной теории цветового зрения и характеризуется следующей совокупностью признаков.

Способ наблюдения объектов, включающий направление наблюдателем объектива наблюдательного прибора на объект, создающий оптическое излучение в видимой и/или невидимой части спектра; формирование двух оптических каналов для передачи полученного оптического излучения; преобразование оптического излучения в поток электронов; преобразование первого потока электронов в световое излучение синего спектрального диапазона, преобразование второго потока электронов в световое излучение красного спектрального диапазона; направление синего светового излучений на фоторецепторы первого глаза наблюдателя, направление красного светового излучении на фоторецепторы второго глаза наблюдателя и обработку зрительной информации центральной нервной системой наблюдателя с формированием зрительного образа наблюдаемого объекта.

Техническим результатом предлагаемого способа наблюдения объектов является повышение контрастности деталей изображения и, как следствие, повышение его информативности.

На фиг.1 показана схема, иллюстрирующая способ наблюдения объектов в условных цветах.

Объектом 1 создается оптическое излучение 2 в видимой или невидимой части спектра, которое принимается объективами 3 и 3', передается на входные окна 4 и 4' электронно-оптических преобразователей 5 и 5', в которых световое излучение преобразуется в поток электронов, усиливается и переносится на люминесцентный экран выходных окон 6 и 6', изображение на которых при помощи окуляров 7 и 7' воспринимается соответствующим глазом наблюдателя, возбуждая на фоторецепторах глаз 8 и 8' электрический сигнал, поступающий в центральную нервную систему 9, формирующую зрительный образ наблюдаемого объекта 1.

Известно бинокулярное устройство ночного видения, содержащее два параллельных оптических канала, каждый из которых включает два объектива, два электронно-оптических преобразователя и два окуляра (И.Т.Разумовский, «Оптика в военном деле», Москва, издательство ДОСААФ СССР, 1988, с.58).

Недостатком известного устройства является монохроматичность (обычно зеленого цвета свечения) создаваемого изображения, снижающая контрастность близких по цветовым характеристикам деталей объектов и ухудшающая детализацию элементов изображения наблюдаемого объекта.

Известно устройство ночного видения, создающего условно цветное изображение, включающее цветовой фильтр, электронно-оптический преобразователь, устройство сравнения полученного изображения с базовыми изображениями и дисплей (WO 2006070351, G02B 23/12, опубликован 06.07.2007).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и длительность обработки изображения объекта, опасность ошибочной идентификации цветов частей объекта, отсутствующих в базе данных.

Предлагаемое бинокулярное устройство для осуществления способа характеризуется следующей совокупностью признаков.

Бинокулярное устройство для осуществления способа наблюдения объектов, содержащее средства собирания, фокусирования, преобразования и усиления оптического излучения объекта; средства направления преобразованного излучения объекта на фоторецепторы глаз наблюдателя, отличающееся тем, что в качестве средства преобразования и усиления оптического излучения объекта использованы электронно-оптические преобразователи, каждый из которых создает изображение объекта в одном из спектральных диапазонов.

Бинокулярное устройство для осуществления способа наблюдения объектов может отличаться тем, что использованы электронно-оптические преобразователи, первый из которых создает изображение в диапазоне красного спектрального свечения, а второй - в диапазоне синего спектрального свечения.

Упомянутое бинокулярное устройство может отличаться тем, что средства собирания и фокусирования оптического излучения объекта снабжены светофильтрами, выделяющими спектральные диапазоны 0,3-0,7 мкм и 0,7-0,95 мкм.

Упомянутое бинокулярное устройство может отличаться тем, что электронно-оптические преобразователи имеют одинаковое увеличение по всему полю с точностью ±1% и одинаковую яркость с точностью ±1%.

Упомянутое бинокулярное устройство может отличаться тем, что средства собирания и фокусирования оптического излучения объекта содержат два объектива, а средство преобразования и усиления оптического излучения объекта выполнено в виде двух электронно-оптических преобразователей, каждый из которых оптически связан с одним из объективов и с одним из окуляров, при этом первый из электронно-оптических преобразователей создает изображение в синем диапазоне спектра, а второй - в красном диапазоне спектра.

Упомянутое бинокулярное устройство может отличаться тем, что средства собирания и фокусирования оптического излучения объекта содержат один объектив, а средство преобразования и усиления оптического излучения объекта выполнено в виде двух электронно-оптических преобразователей, каждый из которых оптически связан со средством собирания и фокусирования оптического излучения объекта, при этом первый из электронно-оптических преобразователей создает катодолюминесцентное изображение в синем диапазоне спектра, а второй - катодолюминесцентное изображение в красном диапазоне спектра.

Упомянутое бинокулярное устройство может отличаться тем, что снабжено окуляром, установленным между каждым из электронно-оптических преобразователей и соответствующим глазом наблюдателя.

Техническим результатом предлагаемого решения устройства для осуществления способа является повышение контрастности деталей изображения и, как следствие, повышение его информативности.

Бинокулярное устройство для осуществления способа наблюдения иллюстрируется графическими материалами, где на фиг.2 показана оптическая схема одного из каналов бинокулярного устройства.

Оптическое изображение 2 объекта 1 в видимой и/или невидимой части спектра передается объективом 3 на фотокатод 41 входного окна 4 электронно-оптического преобразователя 5, при этом образуется поток электронов 43, создающий электронное изображение объекта, которое усиливается и переносится на люминесцентный экран 42 выходного окна 6. Преобразованное на люминесцентном экране 42 изображение, видимое в одном из спектральных диапазонов, воспринимается глазом наблюдателя, возбуждая в фоторецепторах глаза 8 электрический сигнал, поступающий в центральную нервную систему, формирующую зрительный образ наблюдаемого объекта.

Аналогично происходит формирование и преобразование изображения объекта в другом спектральном диапазоне - во втором оптическом канале.

Известен электронно-оптический преобразователь, содержащий панель, выполненную в виде совокупности светофильтров красного, синего и зеленого цвета и размещенную перед входным окном, снабженным фотокатодом, микроканальной пластиной, люминесцентным экраном и идентичную входной панели светофильтров (патент Великобритании GB 2302444, Н01J 29/89, опубликован 15.01.1997).

Недостатком известного решения является нетехнологичность конструкции, обусловленная необходимостью использования полностью идентичных входной и выходной панелей светофильтров, сложностью сборки и, как следствие, высокая стоимость прибора. Дискретность светофильтров снижает точность передачи изображения деталей объекта, вносит в него искажения, которые при последующем преобразованиях усиливаются и снижают информативность полученного изображения.

Электронно-оптический преобразователь для бинокулярного устройства характеризуется следующей совокупностью существенных признаков.

Электронно-оптический преобразователь для бинокулярного устройства, содержащий сурьмяно-цезиевый или многощелочной фотокатод, электронно-оптическую систему и катодолюминесцентный экран, отличающийся тем, что катодолюминесцентный экран выполнен с возможностью создания свечения в синем или красном диапазоне спектра.

Электронно-оптический преобразователь может отличаться тем, что имеет одинаковое увеличение по всему полю с точностью ±1% и одинаковую яркость с точностью ±1%.

Электронно-оптический преобразователь может отличаться тем, что имеет катодолюминесцентный экран, содержащий в качестве люминесцирующего вещества синий люминофор КДЦ-450 или красный люминофор К-77-2.

Техническим результатом предлагаемого решения электронно-оптического преобразователя является повышение контрастности деталей изображения и, как следствие, повышение его информативности.

Электронно-оптический преобразователь иллюстрируется графическими материалами.

На фиг.3 показана схема электронно-оптического преобразователя, предназначенного для использования в устройстве для осуществления способа наблюдения объектов.

Изображение, создаваемое средствами собирания видимого или невидимого излучения объекта, фокусируется на фотокатоде 41 входного окна 4 электронно-оптического преобразователя 5. На фотокатоде 41 изображение объекта преобразуется в поток 43 электронов, создающих электронное изображение объекта, которое усиливается электронно-оптической системой 44 и переносится на люминесцентный экран 42 выходного окна 6. Энергия электронов потока 43 преобразуется на люминесцентном экране 42 в изображение, видимое в одном из спектральных диапазонов, соответствующего составу люминесцентного экрана 42.

Достижение технических результатов подтверждены испытаниями опытных образцов, изготовленных в соответствии с изобретением, которые показали повышение дальности обнаружения в 2 раза, контрастности в 1,5 раза.

Способ включает формирование двух оптических каналов для передачи полученного от объекта оптического излучения и преобразование его в два потока электронов. Первый поток электронов преобразуют в световое излучение синего спектрального диапазона, а второй поток электронов - в световое излучение красного спектрального диапазона. Бинокулярное устройство для осуществления способа содержит средства собирания, фокусирования, преобразования и усиления оптического излучения объекта, направления преобразованного излучения объекта на фоторецепторы глаз наблюдателя. В качестве средства преобразования и усиления оптического излучения объекта использованы электронно-оптические преобразователи. Первый создает изображение в синем спектральном диапазоне, направляемом в первый глаз наблюдателя. Второй - в красном спектральном диапазоне, направляемом во второй глаз наблюдателя. Технический результат - повышение контрастности деталей изображения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ наблюдения объектов, включающий направление наблюдателем объектива или объективов наблюдательного прибора на объект, создающий оптические излучение в видимой и/или невидимой части спектра; формирование двух оптических каналов для передачи полученного оптического излучения; преобразование оптического излучения в поток электронов; преобразование первого потока электронов в световое излучение синего спектрального диапазона, преобразование второго потока электронов в световое излучение красного спектрального диапазона; направление синего светового излучения на фоторецепторы первого глаза наблюдателя, направление красного светового излучения на фоторецепторы второго глаза наблюдателя.

2. Бинокулярное устройство для осуществления способа наблюдения объектов, содержащее средства собирания, фокусирования, преобразования и усиления оптического излучения объекта в видимой и/или невидимой части спектра; средства направления преобразованного излучения объекта на фоторецепторы глаз наблюдателя, причем в качестве средства преобразования и усиления оптического излучения объекта использованы электронно-оптические преобразователи, первый из электронно-оптических преобразователей создает изображение в диапазоне синего спектрального свечения, направляемого в первый глаз наблюдателя, а второй - в диапазоне красного спектрального свечения, направляемого во второй глаз наблюдателя.

3. Бинокулярное устройство по п.2, отличающееся тем, что средства собирания и фокусирования оптического излучения объекта снабжены светофильтрами, выделяющими спектральные диапазоны 0,3-0,7 мкм и 0,7-0,95 мкм.

4. Бинокулярное устройство по п.2, отличающееся тем, что электронно-оптические преобразователи имеют одинаковое увеличение по всему полю с точностью±1% и одинаковую яркость с точностью±1%.

5. Бинокулярное устройство по п.2, отличающееся тем, что средства собирания и фокусирования оптического излучения объекта содержат один объектив, а каждый из двух электронно-оптических преобразователей оптически связан со средством собирания и фокусирования оптического излучения объекта.

6. Бинокулярное устройство по п.2, отличающееся тем, что средства собирания и фокусирования оптического излучения объекта содержат два объектива, а каждый из двух электронно-оптических преобразователей оптически связан с одним из объективов и одним из окуляров.