ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ТЕПЛОВИЗИОННО-НОЧНОЙ НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР Российский патент 2016 года по МПК G02B23/12 G02B13/14 H04N5/33 

Изобретение относится к оптическому и оптико-электронному приборостроению и, в частности, к наблюдательным приборам для тепловизионного и ночного наблюдения.

Известен патент WO 2007/044582 А1.

Этот прибор содержит тепловизионный канал, включающий объектив, матрицу фотоэлементов, плоский дисплей и лупу; ночной канал, включающий объектив, электронно-оптический преобразователь (ЭОП) со сферическим экраном, общую с тепловизионным каналом лупу, систему коммутации каналов, выполненную в виде светоделительной пластины, а также канал записи изображения ночного и тепловизионного каналов, включающий в себя плоский дисплей, электронно-оптический преобразователь ЭОП, проекционный объектив, ПЗС-матрицу и светоделительную пластину.

Недостатком такого технического решения является применение светоделительной пластины, не позволяющей наблюдать изображение экрана ЭОПа с одинаковой яркостью по полю, а также неудобство наблюдения в общую для двух каналов лупу плоского дисплея и сферического экрана ЭОПа, так как для наблюдения изображения одного и того же внеосевого объекта наблюдения на плоском дисплее и сферическом экране ЭОПа необходима переаккомодация глаза. Применение общей лупы в тепловизионном и ночном каналах не позволяет выровнять значения увеличений каналов при отличающихся между собой размерах плоского дисплея и чувствительной площадки матричного приемника излучения.

Известно устройство дневного-ночного видения - патент США №7813037 В2.

Это устройство содержит тепловизионный канал, включающий объектив, один или несколько отражающих компонентов, матрицу фотоприемников, плоский дисплей и двухкомпонентную лупу; ночной канал, включающий объектив, один или несколько отражающих компонентов, электронно-оптический преобразователь (ЭОП) со сферическим экраном и лупу, являющуюся вторым компонентом тепловизионного канала, а также систему коммутации каналов, выполненную в виде светоделительной призменной системы.

Первый компонент лупы тепловизионного канала формирует кривизну фронта излучения плоского дисплея тепловизионного канала, приближая ее к кривизне фронта излучения сферического экрана ЭОПа, что позволяет рассматривать одновременно четко сферический экран ЭОПа и плоский экран дисплея. При этом оптическая сила первого компонента лупы тепловизионного канала достаточна для формирования кривизны фронта излучения плоского дисплея, но слишком мала, чтобы значительно влиять на оптическую силу лупы тепловизионного канала. Недостатком такого технического решения является невозможность компенсации разности геометрических увеличений в тепловизионном и ночном каналах наблюдения при несовпадении размеров дисплея и матричного приемника излучения.

Известно техническое решение по патенту РФ №2483336 на изобретение «Комбинированный двухканальный наблюдательный прибор», содержащий тепловизионный канал, состоящий из объектива тепловизионного канала, матричного приемника излучения, плоского дисплея, лупы тепловизионного канала, светоделительного кубика; ночной канал, состоящий из объектива ночного канала, электронно-оптического преобразователя с плоским экраном, лупы ночного канала и общего с тепловизионным каналом светоделительного кубика, причем лупа тепловизионного канала выполнена двухкомпонентной, между компонентами которой установлен светоделительный кубик, второй ее компонент является лупой ночного канала.

Выравнивание значения увеличений тепловизионного и ночного каналов осуществляется с помощью первого компонента лупы тепловизионного канала.

Задачей изобретения является создание возможности выравнивания значения увеличений тепловизионного и ночного каналов лупой ночного канала.

Для решения этой задачи предлагается двухканальный тепловизионно-ночной наблюдательный прибор, содержащий тепловизионный канал, состоящий из объектива тепловизионного канала, матричного приемника излучения, плоского дисплея, лупы тепловизионного канала, куб-призмы; ночной канал, состоящий из объектива ночного канала, электронно-оптического преобразователя с плоским экраном, лупы ночного канала и общей с тепловизионным каналом куб-призмы, отличающийся тем, что объектив ночного канала f′=53,03 мм, Sf=-81,81 мм, S′f′=6,51 мм, диаметр входного зрачка 38 мм, объектив теплового канала f′=53,01 мм, Sf=6,53 мм, S′f′=8,33 мм, диаметр входного зрачка 50 мм, причем лупа ночного канала выполнена двухкомпонентной, первый компонент которой - двояковыпуклая линза, второй ее компонент является лупой тепловизионного канала, между компонентами лупы ночного канала установлена куб-призма, и выполнены следующие условия:

где:

Ф1 - оптическая сила первого компонента лупы ночного канала,

Ф2 - оптическая сила второго компонента лупы ночного канала.

Сущность изобретения состоит в том, что при таком решении в комбинированном приборе удается выровнять значения увеличений тепловизионного и ночного каналов лупой ночного канала, что позволяет неожиданно четко выделить тепловые объекты и определить их положение на местности.

Двухканальный тепловизионно-ночной наблюдательный прибор (фиг. 1) содержит ночной канал, состоящий из объектива ночного канала 1, электронно-оптического преобразователя с плоским экраном 2 и лупы ночного канала, состоящей из первого компонента 3, куб-призмы 4 и второго компонента лупы ночного канала 5, являющейся лупой тепловизионного канала, тепловизионный канал, состоящий из объектива тепловизионного канала 7, матричного приемника излучения 8, плоского дисплея 6 и лупы тепловизионного канала 5.

Система оптической коммутации каналов выполнена в виде светоделительной куб-призмы 4.

Прибор работает следующим образом:

В режиме ночного наблюдения световой пучок от наблюдаемого объекта проходит объектив ночного канала 1 и собирается на электронно-оптическом преобразователе с плоским экраном 2.

Изображение, преобразованное электронно-оптическим преобразователем с плоским экраном 2, рассматривается с помощью двухкомпонентной лупы ночного канала, состоящей из первого компонента 3, куб-призмы 4 и второго компонента 5.

В режиме тепловизионного наблюдения излучение от наблюдаемого объекта проходит объектив тепловизионного канала 7 и формирует тепловое изображение на матричном приемнике 8. Визуализируемое тепловое изображение на плоском дисплее 6 рассматривается с помощью куб-призмы 4 лупой 5.

Одновременное наблюдение тепловизионной и ночной картины одинакового масштаба позволяет использовать оптимальную контрастность для распознавания наблюдаемых объектов и при неблагоприятных условиях окружающей среды.

С использованием предлагаемого технического решения создан двухканальный прибор для тепловизионного и ночного наблюдения со следующими характеристиками:

Двухканальный тепловизионно-ночной наблюдательный прибор содержит тепловизионный канал, состоящий из объектива тепловизионного канала, матричного приемника излучения, плоского дисплея, лупы тепловизионного канала, куб-призмы. Дополнительно указанный прибор содержит ночной канал, состоящий из объектива ночного канала, электронно-оптического преобразователя с плоским экраном, лупы ночного канала и общей с тепловизионным каналом куб-призмы. Причем лупа ночного канала выполнена двухкомпонентной, первый компонент которой - двояковыпуклая линза, второй ее компонент является лупой тепловизионного канала, между компонентами лупы ночного канала установлена куб-призма. Технический результат заключается в выравнивании значений увеличений тепловизионного и ночного каналов. 1 ил.

Двухканальный тепловизионно-ночной наблюдательный прибор, содержащий тепловизионный канал, состоящий из объектива тепловизионного канала, матричного приемника излучения, плоского дисплея, лупы тепловизионного канала, куб-призмы; ночной канал, состоящий из объектива ночного канала, электронно-оптического преобразователя с плоским экраном, лупы ночного канала и общей с тепловизионным каналом куб-призмы, отличающийся тем, что объектив ночного канала f′=53,03мм, Sf=-81,81 мм, S′f′=6,51 мм, диаметр входного зрачка 38 мм, объектив теплового канала f′=53,01 мм, Sf=6,53 мм, S'f=8,33 мм, диаметр входного зрачка 50 мм, причем лупа ночного канала выполнена двухкомпонентной, первый компонент которой - двояковыпуклая линза, второй ее компонент является лупой тепловизионного канала, между компонентами лупы ночного канала установлена куб-призма, и выполнены следующие условия:

где:
Ф1 - оптическая сила первого компонента лупы ночного канала,
Ф2 - оптическая сила второго компонента лупы ночного канала.