Прибор ночного видения с теплообнаружителем

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов наблюдения и прицеливания, в частности, к приборам ночного видения и теплообнаружителям для обнаружения теплоизлучающих объектов.
Известен теплообнаружитель (ТПО) Game Finder GF-A (см. Волков В.Г., Гиндин П.Д. Техническое зрение. Инновации. М.: Техносфера, 2014. 840 с., с. 554, фото 6.3.3). Он содержит инфракрасный (ИК) объектив, сфокусированный на ИК фотоприемник, выход которого через блок электронной обработки (БЭО) подключен к светодиодному индикатору. ТПО предназначен для охотников, егерей с целью поиска затаившихся диких животных, а также для работников МЧС с целью поиска пострадавших (например, раненых, лежащих в высокой траве, препятствующей визуальному поиску, но пропускающей тепловое ИК излучение. ТПО отличается высокой компактностью и надежностью, но не допускает работу в ночных условиях. Кроме того, ТПО не обеспечивает возможность целеуказания для других операторов, у которых отсутствует ТПО.
Известен принятый за прототип прибор ночного видения (ПНВ) «Александрит» (см. Волков В.Г., Гиндин П.Д. Техническое зрение. Инновации. М.: Техносфера, 2014. 840 с., с. 554, фото 6.3.2), состоящий из канала ТПО и ночного канала. Канал ТПО содержит ИК объектив, оптически сопряженный через плоское сканирующее зеркало кадровой развертки с линейкой ИК пироэлектрических фотоприемников. Зеркало приводится в движение с помощью электрического двигателя, присоединенного через электромеханический привод к зеркалу. Линейка фотоприемников подключена к БЭО. Его выход подключен к светодиодному индикатору. Ночной канал содержит последовательно установленные на оптической оси объектив, сфокусированный на фотокатод электронно-оптического преобразователя (ЭОП), и окуляр. На фотокатод ЭОП на оптическом контакте приклеена плоскопараллельная пластина с нанесенной на нее прицельной маркой, контактирующей с фотокатодом ЭОП. В ночной канал одним глазом наблюдается изображение местности ночью. В процессе сканирования плоского зеркала в фокальной плоскости ИК объектива создается растр, соответствующий размерам кадра. ИК объектив, в который приходит ИК излучение от теплоизлучающего объекта, создает «точечное» изображение этого объекта в своей фокальной плоскости, совмещенной с линейкой фотоприемников. Электрический сигнал с ее выхода усиливается и обрабатывается в БЭО. С его выхода сигнал поступает в светодиодный индикатор, который при этом загорается, формируя видимое «точечное» изображение обнаруженного объекта в том месте кадра, где он появился. Это изображение наблюдается другим глазом оператора. Одновременно объектив ночного канала создает на фотокатоде ЭОП изображение местности в условиях ее освещения светом звезд и луны. ЭОП преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости. В случае обнаружения теплоизлучающего объекта в поле зрения ТПО загорается светодиодный индикатор красного цвета свечения. Оператор одним глазом наблюдает в ночной канал через окуляр изображение местности, другим глазом - красную точку светящегося индикатора. Мозг совмещает эти изображения, образуя единую картину - светящаяся красная точка на желто-зеленом фоне свечения люминофора экрана ЭОП. Таким образом, оператор может работать в ночных условиях. Недостатком этого прибора является невозможность указания на теплоизлучающий объект другим операторам (охотникам, санитарам).
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является обеспечение целеуказания для сторонних операторов.
Указанная цель достигается тем, что прибор ночного видения, содержащий ночной канал, выполненный из последовательно установленных на оптической оси объектива, электронно-оптического преобразователя, на фотокатод которого на оптическом контакте приклеена плоскопараллельная пластина с нанесенной на нее прицельной маркой, контактирующей на оптическом контакте с фотокатодом электронно-оптического преобразователя, и окуляра, а также канала тепллобнаружителя, содержащего инфракрасный объектив, оптически сопряженный через сканирующее плоское зеркало кадровой развертки, кинематически связанное через электромеханический привод с двигателем, с фотоприемным устройством, выполненным в виде линейки пироэлектрических фотоприемников, подключенное к блоку электронной обработки, выход которого подключен к светодиодному индикатору, сканирующее плоское зеркало выполнено с двусторонним отражающим покрытием, первое отражающее покрытие которого оптически сопрягает инфракрасный объектив с фотоприемным устройством, второй выход блока электронной обработки подключен через дополнительно введенные последовательно соединенные пороговое устройство, блок накачки и импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, на который сфокусирован дополнительно введенный объектив формирования излучения, оптически сопряженный с импульсным лазерным полупроводниковым излучателем через вторую отражающую поверхность сканирующего плоского зеркала с дополнительно введенным на выходе этого объектива обзорным плоским зеркалом, оптическая ось которого на выходе отражающей поверхности плоского зеркала параллельна оптической оси ИК объектива.
Данное устройство реализуется за счет дополнительного введения импульсного лазерного полупроводникового излучателя с соответствующими электронными блоками, что позволяет обеспечить целеуказание сторонним наблюдателям.
Блок схемы предлагаемого устройства представлен на чертеже фиг. 1. Прибор ночного видения (ПНВ) содержит ночной канал 1, который состоит из последовательно установленных на оптической оси объектива 2, плоскопараллельной пластины с нанесенной на нее прицельной маркой 3, стыкованной на оптическом контакте с фотокатодом электронно-оптического преобразователя (ЭОП) 4 и окуляра 5. Канал теплообнаружителя 6 содержит инфракрасный (ИК) объектив 7, а на его выходе - сканирующее плоское зеркало с двусторонним отражающим покрытием 8, кинематически связанное через электромеханический привод 9 с двигателем 10. ИК объектив 7 оптически сопряжен через первое по ходу луча отражающее покрытие 11 зеркала 8 с фотоприемным устройством (ФПУ) 12, выполненным в виде линейки пироэлектрических фотоприемников, подключенного через блок электронной обработки (БЭО) 13 к светодиодному индикатору 14. Второй выход блока 13 подключен через последовательно соединенные пороговое устройство 15, блок накачки 16 с импульсным лазерным полупроводниковым излучателем (ИЛПИ) 17. С ним оптически сопряжен через вторую отражающую поверхность 18 зеркала 8 объектив формирования излучения (ОФИ) 19. На его выходе установлено наклонное плоское зеркало 20, оптическая ось которого на выходе отражающей поверхности плоского зеркала 20 параллельна оптической оси ИК объектива 7.
Устройство работает следующим образом. Объектив 2 ночного канала 1 создает изображение наблюдаемой местности благодаря ее естественной ночной освещенности от звезд и луны. Поскольку объектив 2 сфокусирован на заднюю по ходу луча оптическую поверхность прицельной марки 3, то в ее плоскости и создается изображение, совпадающее с фотокатодом ЭОП 4. Марка 3 служит для визирования на объект наблюдения. ЭОП 4 преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости. Изображение с экрана ЭОП 4 наблюдается правым глазом оператора через окуляр 5. Тепловое излучение от объекта наблюдения приходит в канал теплообнаружителя 6. Его ИК объектив 7 направляет на первую по ходу луча отражающую поверхность 11 сканирующего зеркала 8 и далее в фокальную плоскость ИК объектива 7, где установлено ФПУ 12. ФПУ работает в области спектра 8-14 мкм. В линейке фотоприемников ФПУ 12 осуществляется строчная развертка ИК изображения. Его кадровая развертка осуществляется с помощью зеркала 8. Оно приводится в движение через электромагнитный привод 9 от двигателя 10. ФПУ 12 преобразует ИК изображение в электрический сигнал. Он усиливается и обрабатывается в БЭО 13. Если ФПУ 12 зарегистрировал теплоизлучающий объект, то на выходе БЭО 13 формируется электрический сигнал, который передается в светодиодный индикатор 14. Он начинает светиться красным светом в том месте его поля зрения, где появилось изображение теплоизлучающего объекта. Это «точечное» изображение свидетельствует об обнаружении теплоизлучающего объекта. При этом оператор одновременно наблюдает правым глазом желто-зеленое изображение местности, определяемое цветом свечения люминофора экрана ЭОП 4, а левым глазом - свечение красной точки светодиодного индикатора 14. Мозг совмещает оба эти изображения, формируя единую картину - красная точка на желто-зеленом фоне изображения местности. Так как зеркало 8 сканирует с частотой 5 Гц, то и индикатор 14 работает с той же частотой, то есть имеем мелькающее изображение красной точки. Это позволяет более надежно осуществить обнаружение объекта. При наличии сигнала он со второго выхода БЭО 13 поступает в пороговое устройство 15. Если сигнал выше некоторого порогового уровня, то на выходе порогового устройства 15 формируется сигнал, запускающий блок накачки 16. Он формирует импульсы тока, поступающие на ИЛПИ 17. Его излучение отражается от второй оптической поверхности 18 зеркала 8 и приходит в ОФИ 19. Он коллимирует излучение ИЛПИ 17 и направляет это излучение на плоское зеркало 20. Излучение, отраженное от него, направляется на объект, создавая на нем «точечное» пятно подсвета. Поскольку ИЛПИ 17 излучает на длине волны 0,53 мкм или 0,63 мкм, то его излучение хорошо видно невооруженным глазом и наблюдается сторонними операторами. Это излучение наблюдается и в ночной канал 1, т.к. фотокатод ЭОП 4 работает в области спектра 0,4-0,9 мкм. Поэтому оператор ПНВ видит также «точечное» пятно подсвета на объекте наблюдения.
В настоящее время разработана принципиальная схема устройства и осуществлено его макетирование.
Таким образом, за счет дополнительного введения импульсного лазерного полупроводникового излучателя с соответствующими электронными блоками, ПНВ позволяет обеспечить целеуказание сторонним операторам.