ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использована при изготовлении тепловизионных приборов, предназначенных для наблюдения и распознавания объектов.
7
Известна оптическая система для тепловизора (см. US 2005 / 0103999 А1, МПК G01J 5/02 публ. 19.05.2005 г.), которая содержит короткофокусный инфракрасный объектив, охлаждаемое фотоприемное устройство и позволяет наблюдать изображение объектов на экране монитора. Недостатком этой системы является ограниченность функциональных возможностей, обусловленная необходимостью использования дополнительных устройств.
7
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому тепловизионному прибору, является тепловизионный наблюдательный прибор (см. патент на полезную модель RU 125734 U1, МПК G02B 23/12 публ. 10.03.2013 г.), содержащий последовательно установленные инфракрасный объектив, матричное фотоприемное устройство, блок обработки информации, блок формирования видеоизображения с экраном и окуляр, а также блок памяти, подключенный к входу блока обработки информации. Инфракрасный объектив состоит из четырех положительных менискообразных линз, причем первая, третья и четвертая германиевые линзы выполнены выпукло-вогнутыми, а вторая, из селенида цинка, выполнена вогнуто-выпуклой. Инфракрасный объектив выполнен с возможностью небольшого перемещения вдоль оптической оси, позволяющего компенсировать смещение плоскости изображения вследствие изменения окружающей температуры (терморасфокусировку изображения). Блок обработки информации позволяет измерять температуру чувствительных элементов матрицы и вычислять коэффициенты коррекции на основе заданных и содержащихся в блоке памяти коэффициентов. Окуляр содержит первую отрицательную вогнуто-выпуклую линзу, вторую положительную плоско-выпуклую линзу и склейку из третьей отрицательной выпукло-вогнутой и четвертой положительной выпукло-плоской линз.
Окуляр выполнен с возможностью перемещения вдоль оптической оси.
В инфракрасном объективе указанного тепловизионного прибора компенсация терморасфокусировки изображения осуществляется перемещением всего объектива, поскольку он имеет небольшие габаритные размеры (его фокусное расстояние не превышает 50 мм). В случае увеличения фокусного расстояния инфракрасного объектива существенно возрастают диаметры линз и его длина, и компенсация перемещением всего объектива становится неприемлемой. Кроме того, в приборе отсутствует возможность одновременного наблюдения теплового изображения, сформированного инфракрасным объективом и окуляром, и видимого изображения рассматриваемой сцены.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является улучшение эксплуатационных возможностей тепловизионного прибора за счет компенсации терморасфокусировки инфракрасного объектива перемещением одной из его линз и одновременного наблюдения теплового изображения, сформированного инфракрасным объективом и окуляром, и видимого изображения рассматриваемой сцены.
Указанная задача решается тем, что в тепловизионном приборе, содержащем последовательно установленные инфракрасный объектив, состоящий из расположенных по ходу лучей первой положительной выпукло-вогнутой линзы, второй линзы и третьей положительной выпукло-вогнутой линзы, матричное фотоприемное устройство, блок обработки информации, устройство отображения информации и окуляр, состоящий из расположенных по ходу лучей первой вогнуто-выпуклой линзы, второй положительной линзы и склейки из третьей отрицательной выпукло-вогнутой и четвертой положительной линз, введены датчик температуры, подключенный к соответствующему входу блока обработки информации, и блок управления фокусировкой, подключенный к управляющему выходу блока обработки информации, в сформированном окуляром параллельном пучке лучей под углом к оптической оси введены зеркало и спектроделитель, причем спектроделитель установлен с возможностью обеспечения одновременного наблюдения теплового изображения, сформированного инфракрасным объективом и окуляром, и видимого изображения наблюдаемой сцены, в инфракрасном объективе вторая линза выполнена отрицательной выпукло-вогнутой и установлена с возможностью перемещения вдоль оптической оси, осуществляемого блоком управления фокусировкой в соответствии с показаниями датчика температуры, в окуляре первая линза выполнена положительной, вторая линза выполнена вогнуто-выпуклой, а четвертая линза выполнена двояковыпуклой.
На чертеже представлена оптическая схема тепловизионного прибора.
Тепловизионный прибор содержит последовательно установленные инфракрасный объектив I, содержащий расположенные по ходу лучей первую положительную выпукло-вогнутую линзу 1, вторую отрицательную выпукло-вогнутую линзу 2, установленную с возможностью перемещения вдоль оптической оси, и третью положительную выпукло-вогнутую линзу 3, матричное фотоприемное устройство 4, блок обработки информации 5, устройство отображения информации 6, и окуляр II, содержащий расположенные по ходу лучей первую положительную вогнуто-выпуклую линзу 7, вторую положительную вогнуто-выпуклую линзу 8 и склейку из третьей отрицательной выпукло-вогнутой 9 и четвертой положительной двояковыпуклой 10 линз, зеркало 11 и спектроделитель 12, установленные в параллельном пучке лучей, сформированном окуляром II, под углом к его оптической оси, причем спектроделитель 12 установлен с возможностью обеспечения одновременного наблюдения теплового изображения, сформированного инфракрасным объективом I и окуляром II, и видимого изображения наблюдаемой сцены. Тепловизионный прибор также содержит датчик температуры окружающей среды 13, подключенные к соответствующему входу блока обработки информации 5, и блок управления фокусировкой 14, подключенный управляющему выходу блока обработки информации 5 и осуществляющий перемещение второй линзы 2 инфракрасного объектива I.
Тепловизионный прибор работает следующим образом: тепловое излучение от бесконечно удаленного объекта проходит через линзы 1-3 инфракрасного объектива I и фокусируется в плоскости чувствительных элементов матричного фотоприемного устройства 4, выходные сигналы с которого поступают в блок обработки информации 5, управляющий яркостью каждого элемента устройства отображения информации 6 в соответствии с формируемым тепловым изображением. Излучение от устройства отображения информации 6 проходит через линзы 7-10 окуляра II, отражается зеркалом 11 и спектроделителем 12 и попадает в глаз наблюдателя. Наблюдатель видит тепловое изображение, поступающее от устройства отображения информации 6, наложенное на видимое изображение наблюдаемой сцены, рассматриваемое сквозь спектроделитель 12. Для компенсации терморасфокусировки изображения инфракрасного объектива I служит блок управления фокусировкой 14. Компенсация терморасфокусировки изображения осуществляется перемещением одной линзы 2 механическим способом (вручную) или электроприводом по сигналам от блока обработки информации 5 в соответствии с показаниями датчика температуры окружающей среды 13.
В заявляемом тепловизионном приборе возможно использование инфракрасных объективов с фокусным расстоянием более 100 мм (в данном приборе фокусное расстояние составляет 125 мм) за счет предлагаемой компенсации терморасфокусировки изображения инфракрасного объектива I.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет улучшить эксплуатационные возможности тепловизионного прибора за счет компенсации терморасфокусировки инфракрасного объектива перемещением одной линзы и одновременного наблюдения теплового изображения, сформированного инфракрасным объективом и окуляром, и видимого изображения рассматриваемой сцены.