RU2645122C2 - Active-pulsed television night vision device - Google Patents
Active-pulsed television night vision device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645122C2 RU2645122C2 RU2016105302A RU2016105302A RU2645122C2 RU 2645122 C2 RU2645122 C2 RU 2645122C2 RU 2016105302 A RU2016105302 A RU 2016105302A RU 2016105302 A RU2016105302 A RU 2016105302A RU 2645122 C2 RU2645122 C2 RU 2645122C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- output
- input
- pulsed
- synchronization
- Prior art date
Links
- 230000004297 night vision Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 36
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 19
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
- G01S17/18—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein range gates are used
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/487—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
Landscapes
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Stroboscope Apparatuses (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к технике приборов ночного видения (ПНВ), предназначенных для наблюдения в условиях низкого уровня естественной освещенности (сумерки, ночь и т.п.).The present invention relates to the technique of night vision devices (night vision devices), designed for observation in low light conditions (twilight, night, etc.).
Известен пассивно-активный ПНВ, содержащий последовательно установленные на оптической оси объектив, сменный фильтр, электронно-оптический преобразователь (ЭОП) и сфокусированный на экран ЭОП окуляр. В состав данного ПНВ входит также инфракрасный (ИК) осветитель, содержащий объектив формирования выходного излучения, сфокусированный на ИК излучатель, подключенный к блоку питания. ИК излучателем может служить лампа, ИК светодиод или ИК полупроводниковый лазер. В случае исполнения ИК излучателя в виде лампы между объективом формирования выходного излучения и ИК излучателем может быть установлен фильтр, отсекающий видимое и ультрафиолетовое излучение (1).Known passive-active NVD, containing sequentially mounted on the optical axis of the lens, a replaceable filter, an electron-optical converter (image intensifier tube) and an eyepiece focused on the screen image intensifier tube. The composition of this NVD also includes an infrared (IR) illuminator containing a lens for generating output radiation focused on an IR emitter connected to a power supply. The IR emitter may be a lamp, IR LED or IR semiconductor laser. In the case of an IR emitter in the form of a lamp, a filter can be installed between the objective to form the output radiation and the IR emitter, which cuts off visible and ultraviolet radiation (1).
Такой ПНВ может работать в пассивном и активном режимах. Активный режим был непрерывным во времени и использовался в случаях, когда уровень естественной ночной освещенности (ЕНО) был невысок или приходилось работать в полной темноте.Such NVD can work in passive and active modes. The active mode was continuous in time and was used in cases where the level of natural night illumination (ENO) was low or had to work in complete darkness.
Серьезными недостатками данного ПНВ являлись его неработоспособность в условиях пониженной прозрачности атмосферы (дождь, снегопад, дымка и т.п.), а также невозможность обеспечения дублирования информации и передачи наблюдаемого изображения дистанционно и в персональный компьютер. Кроме того, при работе в активном режиме излучение обратного рассеяния накладывалось на изображение объекта наблюдения и снижало его контраст, вплоть до полной потери видимости объекта наблюдения. ПНВ не мог работать в условиях мощных световых помех, не обеспечивал достаточно точного измерения дальности до объекта наблюдения и не позволял наблюдать малоконтрастные объекты.Serious drawbacks of this NVD were its inoperability in conditions of reduced transparency of the atmosphere (rain, snowfall, haze, etc.), as well as the inability to ensure duplication of information and transmission of the observed image remotely and to a personal computer. In addition, when operating in the active mode, backscattering radiation was superimposed on the image of the observed object and reduced its contrast, up to the complete loss of visibility of the observed object. The NVD could not work under conditions of powerful light noise, did not provide a sufficiently accurate measurement of the distance to the object of observation, and did not allow observing low-contrast objects.
Указанные недостатки в значительной мере устранены в известном активно-импульсном (АИ) телевизионном (ТВ) приборе ночного видения (АИ ТВ ΠΗΒ), содержащем ТВ канал, наличие которого позволяет обеспечивать дублирование информации об объекте наблюдения и передавать изображение дистанционно и в персональный компьютер. Данный АИ ТВ ПНВ содержит блок наблюдения, состоящий из последовательно установленных на оптической оси объектива, сменного фильтра, импульсного ЭОП и сфокусированного на его экран первого линзового компонента оптики переноса, ТВ канал, включающий синхронизатор и последовательно соединенные второй линзовый компонент оптики переноса, оптически сопряженный с первым линзовым компонентом оптики переноса, ТВ камеру, на которую сфокусирован второй линзовый компонент оптики переноса, видеоусилитель и ТВ монитор, причем, выходы кадровой и строчной синхронизации синхрогенератора подключены соответственно к одноименным входам ТВ камеры, видеоусилителя и ТВ монитора. В состав АИ ТВ ПНВ входят также импульсный лазерный осветитель, состоящий из объектива формирования выходного излучения, сфокусированного на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, подключенный к первому выходу блока накачки, блок управления и синхронизации, содержащий последовательно соединенные задающий генератор импульсов (ЗГИ), первый вход которого подключен ко второму выходу блока накачки импульсного лазерного осветителя, блок регулируемой задержки (БРЗ) и формирователь стробирующих импульсов (ФСИ), выход которого подключен ко входу стробирования импульсного ЭОП блока наблюдения, и блок деления частоты (БДЧ), вход которого подключен к выходу строчной синхронизации синхрогенератора ТВ канала, а выход - ко второму входу ЗГИ блока управления и синхронизации. Данный АИ ТВ ПНВ мог работать в 3-х режимах: пассивном (импульсный лазерный осветитель выключен), активно-непрерывным (осветитель включен, но блок управления и синхронизации выключен и АИ ТВ ПНВ работает как обычный активный ПНВ) и АИ режиме (осветитель и блок управления и синхронизации включены). При работе в АИ режиме ЗГИ блока управления и синхронизации запускается синхроимпульсами со второго выхода блока накачки импульсного лазерного осветителя, с первого выхода которого импульсами тока возбуждается импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, генерирующий равные им по длительности импульсы ИК излучения. Объектив формирования выходного излучения импульсного лазерного осветителя коллимирует это ИК излучение, формирует требуемый угол подсвета и направляет ИК излучение на объект наблюдения.These shortcomings were largely eliminated in the well-known active-pulse (AI) television (TV) night-vision device (AI TV содержащ) containing a TV channel, the presence of which allows duplication of information about the observation object and transmit the image remotely and to a personal computer. This AI PNV TV contains a monitoring unit, consisting of a first lens component of a transfer optics focused on its optical axis, a replaceable filter, a pulsed image intensifier tube and a first lens component of the transfer optics focused on its screen, a TV channel including a synchronizer and a second lens component of the transfer optics connected in series optically coupled to the first lens component of the transfer optics, a TV camera, on which the second lens component of the transfer optics, a video amplifier and a TV monitor, are focused, and the outputs are frame and synchronization synchronization generator are connected respectively to the same inputs of the TV camera, video amplifier and TV monitor. The PNV AI TV also includes a pulsed laser illuminator, consisting of a lens for generating output radiation focused on a pulsed laser semiconductor emitter connected to the first output of the pump unit, a control and synchronization unit containing a serially connected master pulse generator (ZG), the first input of which connected to the second output of the pumping unit of the pulsed laser illuminator, an adjustable delay unit (RHL) and a gate pulse shaper (FSI), the output of which is under it is connected to the gate input of the pulsed image intensifier tube of the monitoring unit, and a frequency division unit (BCH), the input of which is connected to the output of the horizontal synchronization of the TV channel synchro-generator, and the output to the second input of the ZGI of the control and synchronization unit. This AI TV NVD could operate in 3 modes: passive (pulsed laser illuminator turned off), active-continuous (illuminator turned on, but the control and synchronization unit is turned off and AI TV NVD works like a normal active NVD) and AI mode (illuminator and unit control and synchronization are included). When operating in the AI mode, the PGI of the control and synchronization unit is triggered by sync pulses from the second output of the pump unit of the pulsed laser illuminator, from the first output of which pulsed laser semiconductor emitter is generated by current pulses, generating equal duration pulses of infrared radiation. The lens for generating the output radiation of a pulsed laser illuminator collimates this IR radiation, generates the required illumination angle, and directs the IR radiation to the object of observation.
Отраженные от объекта наблюдения импульсы ИК излучения приходят в объектив блока наблюдения, который формирует изображение объекта на фотокатоде ЭОП, работающего в импульсном режиме. До прихода импульсов ИК излучения на фотокатод ЭОП его стробирующий вход заперт. В момент прихода отраженного от объекта наблюдения импульса стробирующий вход ЭОП открывается на время длительности импульса строба, равное или несколько превышающее длительность импульса ИК излучения. Для обеспечения такой синхронной работы лазерного осветителя и ЭОП синхроимпульсы с выхода ЗГИ блока управления и синхронизации передаются в БРЗ этого блока, где задерживаются по отношению к синхроимпульсам со второго выхода блока накачки лазерного осветителя на время, равное прохождению импульсом ИК излучения расстояния от АИ ТВ ПНВ до объекта наблюдения и обратно. С выхода блока БРЗ блока управления и синхронизации синхроимпульс поступает в ФСИ этого блока, создающего стробирующие импульсы напряжения, отпирающего стробирующий вход ЭОП, который усиливает изображение по яркости и преобразует его в видимое. Оператор, плавно регулируя задержку, может перемещать по глубине узкую зону просматриваемого пространства, определяемую длительностью импульса строба, до тех пор, пока в пределы этой зоны не попадет наблюдаемый объект. Изображение с экрана ЭОП с помощью оптики переноса передается на матрицу ПЗС ТВ камеры. ТВ камера преобразует изображение, сформированное на фотокатоде ЭОП, в электрический видеосигнал, который усиливается в видеоусилителе и передается в ТВ монитор, где преобразуется в оптическое изображение, наблюдаемое с экрана ТВ монитора оператором. Синхрогенератор обеспечивает кадровую и строчную синхронизацию работы ТВ камеры, видеоусилителя и ТВ монитора, а также синхронизацию работы ЗГИ, для чего сигнал строчной частоты синхрогенератора ТВ канала поступает в блок деления частоты, который делит частоту строк до уровня, близкого к частоте работы импульсного лазерного осветителя и кратного ей. Данный АИ ТВ ПНВ, как наиболее близкий к предлагаемому, принят за прототип (2).The IR radiation pulses reflected from the object of observation come into the lens of the observation unit, which forms the image of the object on the photocathode of the image intensifier tube operating in a pulsed mode. Before the arrival of pulses of infrared radiation on the photocathode of the image intensifier tube, its gate input is locked. At the moment of arrival of the pulse reflected from the object of observation, the gate of the image intensifier tube opens for the duration of the strobe pulse, equal to or somewhat greater than the pulse duration of the IR radiation. To ensure such synchronous operation of the laser illuminator and the image intensifier tube, the clock pulses from the output of the control and synchronization block of the control unit are synchronized to the BRZ of this block, where they are delayed with respect to the clock pulses from the second output of the pump unit of the laser illuminator for a time equal to the distance from the infrared radiation emitter to object of observation and back. From the output of the BRZ block of the control and synchronization block, the sync pulse arrives at the FSI of this block, which creates gate voltage pulses, unlocks the gate input of the image intensifier tube, which amplifies the image in brightness and converts it into visible. The operator, smoothly adjusting the delay, can move in depth a narrow zone of the viewing space, determined by the duration of the strobe pulse, until the observed object falls within this zone. The image from the image intensifier screen is transferred using the transfer optics to the CCD matrix of the TV camera. A TV camera converts the image formed on the image intensifier tube into an electric video signal, which is amplified in a video amplifier and transmitted to a TV monitor, where it is converted into an optical image observed from an operator’s TV screen. The sync generator provides frame and line synchronization of the operation of the TV camera, video amplifier and TV monitor, as well as the synchronization of the ZGI operation, for which the line frequency signal of the TV channel sync generator is fed to the frequency division unit, which divides the line frequency to a level close to the frequency of the pulsed laser illuminator and multiple to her. This AI TV PNV, as the closest to the offer, is taken as a prototype (2).
В устройстве - прототипе обеспечивался достаточно высокий контраст в изображении наблюдаемого объекта за счет:In the prototype device, a sufficiently high contrast was provided in the image of the observed object due to:
- отсечения задержкой излучения обратного рассеяния, которое в обычных известных ПНВ, работающих в активном режиме, накладывается на изображение наблюдаемого объекта и снижает контраст в его изображении при ухудшенной и даже нормальной прозрачности атмосферы;- delayed clipping of backscattering radiation, which in conventional known NVDs operating in the active mode, is superimposed on the image of the observed object and reduces the contrast in its image with deteriorated and even normal transparency of the atmosphere;
- ослабления (равного скважности работы блока наблюдения) рассеянного в атмосфере излучения, определяемого уровнем естественной освещенности, которое при работе известных ПНВ в пассивном режиме в условиях пониженной прозрачности атмосферы также резко снижало контраст в изображении наблюдаемого объекта;- attenuation (equal to the duty cycle of the observation unit) of the radiation scattered in the atmosphere, determined by the level of natural illumination, which, when the known night vision devices operate in the passive mode under conditions of reduced atmospheric transparency, also sharply reduced the contrast in the image of the observed object;
- отсечения фона за объектом наблюдения ввиду того, что объект воспринимается в пределах очень узкой глубины просматриваемого пространства, что позволяет наблюдать малоконтрастные объекты, которые не видны ни в обычные (известные) пассивно-активные ПНВ, ни даже днем в обычные оптические наблюдательные приборы. Кроме того, АИ ТВ ПНВ - прототип позволял достаточно точно измерять расстояние до объекта наблюдения по величине задержки, так как изображение объекта доступно для наблюдения только при определенной величине задержки, соответствующей расстоянию до объекта. При этом точность измерения дальности не зависит от расстояния до объекта, а определяется только длительностью импульса строба и импульса подсвета. Также в устройстве - прототипе исключена возможность выдачи ложного значения дальности за счет реакции на случайные предметы, находящиеся между наблюдаемым объектом и прибором (например, ветки деревьев, провода и т.п.), сигнал от которых может значительно превышать полезный сигнал от наблюдаемого объекта, так как все подобные ложные сигналы отсекаются задержкой. Устройство - прототип позволяет осуществлять наблюдение в условиях мощных световых помех, так как при работе блока наблюдения в импульсном режиме любая длительная световая помеха (излучение прожекторов, фар, пламя костров, взрывов и т.п.) ослабляется в число крат, равное скважности работы устройства. Дополнительная помехозащищенность достигается применением в блоке наблюдения сменного полосового (или отсекающего) фильтра с полосой пропускания, соответствующей рабочей области спектра лазерного осветителя. Недостаток данного устройства состоял в том, что при работе в АИ режиме приходилось вести поиск объекта, расположенного на неизвестном расстоянии от АИ ТВ ПНВ, путем плавного изменения задержки до тех пор, пока объект не окажется в пределах строба и, соответственно, его изображение не появится в поле зрения АИ ТВ ПНВ.- clipping the background behind the observation object due to the fact that the object is perceived within a very narrow depth of the viewing space, which allows you to observe low-contrast objects that are not visible in ordinary (known) passively active night vision devices, or even during the day in ordinary optical observation devices. In addition, the AI TV PNV - prototype made it possible to accurately measure the distance to the object of observation by the amount of delay, since the image of the object is available for observation only at a certain amount of delay corresponding to the distance to the object. Moreover, the accuracy of measuring the range does not depend on the distance to the object, but is determined only by the duration of the strobe pulse and the backlight pulse. Also in the prototype device, the possibility of issuing a false range value due to the reaction to random objects located between the observed object and the device (for example, tree branches, wires, etc.), the signal from which can significantly exceed the useful signal from the observed object, is excluded since all such false signals are cut off by a delay. The prototype device allows observation under conditions of powerful light interference, since when the observation unit operates in a pulsed mode, any long-term light interference (radiation from searchlights, headlights, fires of fires, explosions, etc.) is attenuated by a factor of one equal to the duty cycle of the device . Additional noise immunity is achieved by the use of a replaceable band-pass (or cut-off) filter in the observation unit with a passband corresponding to the working region of the spectrum of the laser illuminator. The disadvantage of this device was that when working in AI mode, it was necessary to search for an object located at an unknown distance from the NVD TV AI by smoothly changing the delay until the object is within the strobe and, accordingly, its image does not appear in the field of view of AI TV PNV.
Необходимость такого поиска приводит к неоправданным потерям времени. Кроме того, в устройстве - прототипе длительность импульса строба является величиной постоянной, что снижает качество изображения наблюдаемого объекта при любых расстояниях до объекта. На повышенных дальностях это происходит из-за того, что при неоправданно большой длительности строба в его пределы попадает избыточный объем излучения обратного рассеяния, а иногда и фон, что снижает контраст получаемого изображения, а следовательно, и его качество. На небольших дальностях действия избыточная мощность излучения лазерного осветителя приводит к засветке изображения и, соответственно, также к снижению его качества. Предлагаемое устройство решает задачу сокращения времени поиска объекта и повышение качества получаемого изображения.The need for such a search leads to unjustified loss of time. In addition, in the prototype device, the duration of the strobe pulse is constant, which reduces the image quality of the observed object at any distance from the object. At higher ranges, this is due to the fact that with an unreasonably long strobe duration, an excess amount of backscattering radiation, and sometimes the background, falls within its limits, which reduces the contrast of the resulting image, and therefore its quality. At short ranges, the excess radiation power of the laser illuminator leads to illumination of the image and, accordingly, also to a decrease in its quality. The proposed device solves the problem of reducing the search time of the object and improving the quality of the resulting image.
Для решения этой задачи в известный АИ ТВ ПНВ, содержащий блок наблюдения, состоящий из последовательно установленных на оптической оси объектива, сменного фильтра, ЭОП и сфокусированного на экран ЭОП первого линзового компонента оптики переноса, ТВ канал, включающий синхронизатор и последовательно соединенные ТВ камеру, на которую сфокусирован второй линзовый компонент оптики переноса, оптически сопряженный с первым линзовым компонентом оптики переноса, видеоусилитель и ТВ монитор, причем, выходы кадровой и строчной синхронизации синхрогенератора подключены соответственно к одноименным входам ТВ камеры, видеоусилителя и ТВ монитора, импульсный ИК осветитель, состоящий из импульсного ИК излучателя, подключенного к первому выходу блока накачки, и объектива формирования выходного излучения, сфокусированного на импульсный ИК излучатель, блок управления и синхронизации, состоящий из последовательно соединенных ЗГИ, первый вход которого подключен ко второму выходу блока накачки импульсного ИК осветителя, БРЗ и ФСИ, выход которого подключен ко входу стробирования ЭОП блока наблюдения, БДЧ, вход которого подключен к выходу строчной синхронизации синхрогенератора ТВ канала, а выход - ко второму входу ЗГИ блока управления и синхронизации, введены последовательно соединенные лазерный дальномер и блок регулировки амплитуды тока накачки, выход которого подсоединен ко входу блока накачки импульсного ИК осветителя, блок предварительной установки задержки, вход которого подключен к выходу лазерного дальномера, а выход - ко второму входу БРЗ блока управления и синхронизации, и блок регулировки длительности импульса строба, вход которого соединен с выходом лазерного дальномера, а выход - со вторым входом ФСИ блока управления и синхронизации.To solve this problem, in the well-known AI TV PNV, containing a monitoring unit, consisting of a first lens component of transfer optics focused on the screen of the image intensifier element and sequentially mounted on the optical axis of the lens, a TV channel including a synchronizer and a connected TV camera in series which focuses the second lens component of the transfer optics, optically paired with the first lens component of the transfer optics, a video amplifier and a TV monitor, and, outputs frame and horizontal synchronization the generator are connected respectively to the inputs of the TV camera, video amplifier and TV monitor of the same name, a pulsed IR illuminator, consisting of a pulsed IR emitter connected to the first output of the pump unit, and a lens for generating output radiation focused on the pulsed IR emitter, a control and synchronization unit, consisting of series-connected ZGI, the first input of which is connected to the second output of the pumping unit of a pulsed IR illuminator, BRZ and FSI, the output of which is connected to the gate input of the image intensifier tube a monitoring unit, a BCH, the input of which is connected to the horizontal synchronization generator output of the TV channel’s synchro-generator, and the output is connected to the second input of the control unit's synchronization and synchronization block, a laser range finder and a pump current amplitude control unit are introduced, the output of which is connected to the input of the pulsed IR illuminator , a delay pre-setting unit, the input of which is connected to the output of the laser range finder, and the output - to the second input of the BRZ of the control and synchronization unit, and the duration adjustment unit and strobe pulse, whose input is connected to the output of the laser rangefinder, and an output - to a second input of the SIF control and synchronization block.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема предлагаемого устройства.The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of the proposed device.
Заявляемый АИ ТВ ПНВ содержит блок наблюдения 1, состоящий из последовательно установленных на оптической оси объектива 2, сменного фильтра 3, ЭОП 4 и сфокусированного на экран ЭОП 4 первого линзового компонента 5 оптики переноса 6, а также ТВ канал 7, включающий второй линзовый компонент 8 оптики переноса 6, синхрогенератор 9 и последовательно соединенные ТВ камеру 10, видеоусилитель 11 и ТВ монитор 12, к входам кадровой и строчной синхронизации которых подключены соответственно одноименные выходы синхрогенератора 9. Предлагаемый АИ ТВ ПНВ содержит также импульсный ИК осветитель 13, состоящий из объектива формирования выходного излучения 14, сфокусированного на импульсный ИК излучатель 15, подключенный к первому выходу блока накачки 16, блок управления и синхронизации 17, содержащий последовательно соединенные ЗГИ 18, первый вход которого подключен ко второму выходу блока накачки 16 импульсного ИК осветителя 13, БРЗ 19 и ФСИ 20, выход которого соединен с входом стробирования ЭОП 4 блока наблюдения 1, БДЧ 21, вход которого подключен к выходу строчной синхронизации синхрогенератора 9 ТВ канала 7, а выход - ко второму входу ЗГИ 18 блока управления и синхронизации 17, а также вновь введенные последовательно соединенные лазерный дальномер 22 и блок регулировки амплитуды тока накачки 23, выход которого подключен к входу блока накачки 16 импульсного ИК осветителя 13, а также блок предварительной установки задержки 24, вход которого подсоединен к выходу лазерного дальномера 22, а выход - ко второму входу БРЗ 19 блока управления и синхронизации 17, и блок регулировки длительности импульса строба 25, вход которого соединен с выходом лазерного дальномера 22, а выход - со вторым входом формирователя стробирующих импульсов 20 блока управления и синхронизации 17.The inventive AI TV PNV comprises a monitoring unit 1, consisting of a first lens element 5 of a transfer optics 6 focused on the screen of the optical element 4 of a transfer optics 6 and a TV channel 7 including a second lens component 8 transfer optics 6, a
Предлагаемый АИ ТВ ПНВ может функционировать в пассивном, активно-непрерывном и АИ режимах.The proposed AI TV NVD can operate in passive, active-continuous and AI modes.
При работе устройства в пассивном режиме выключены импульсный ИК осветитель 13 и блок управления и синхронизации 17, а сменный фильтр 3 выведен из хода лучей. Излучение, определяемое уровнем ЕНО, отражается от объекта наблюдения и окружающего его фона и приходит в блок наблюдения 1. Объектив 2 блока наблюдения 1 формирует изображение объекта наблюдения и фона на фотокатоде ЭОП 4. ЭОП 4 преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости. С помощью оптики переноса 6 изображение с экрана ЭОП 4 передается на матрицу ПЗС ТВ камеры 10 ТВ канала 7. ТВ камера 10 формирует электрический сигнал, который усиливается в видеоусилителе 11 и передается в ТВ монитор 12, где преобразуется в видимое изображение, наблюдаемое с экрана ТВ монитора 12. При этом синхрогенератор 9 ТВ канала 7 обеспечивает кадровую и строчную синхронизацию ТВ камеры 10, видеоусилителя 11 и ТВ монитора 12.When the device is in passive mode, the pulsed IR illuminator 13 and the control and synchronization unit 17 are turned off, and the replaceable filter 3 is removed from the path of the rays. The radiation determined by the level of the EHO is reflected from the object of observation and the background surrounding it and comes to the observation unit 1. Lens 2 of the observation unit 1 forms an image of the object of observation and background on the photocathode of the image intensifier tube 4. The image intensifier 4 converts the image into a visible one and enhances its brightness. Using transfer optics 6, the image from the screen of the image intensifier tube 4 is transmitted to the CCD matrix of the
При работе устройства в активно-непрерывном режиме отключен только блок управления и синхронизации 17. Сменный фильтр 3 выведен из хода лучей. Блок накачки 16 импульсного ИК осветителя 13 формирует импульсы тока, накачивающие импульсный ИК излучатель 15, который генерирует соответствующие импульсы ИК излучения. Объектив 14 формирования выходного излучения коллимирует это излучение, формирует требуемый угол подсвета и направляет сформированное излучение на объект наблюдения. Импульсы излучения, отразившись от объекта наблюдения, приходят в блок наблюдения 1. Объектив 2 блока наблюдения 1 формирует изображение объекта наблюдения на фотокатоде ЭОП 4. ЭОП 4 преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости. С экрана ЭОП 4 изображение с помощью оптики переноса 6 передается на матрицу ПЗС ТВ камеры 10 ТВ канала 7. ТВ камера 10 формирует электрический сигнал, который усиливается в видеоусилителе 11 и передается в ТВ монитор 12, где преобразуется в видимое изображение, наблюдаемое с экрана монитора 12. Синхрогенератор 9 ТВ канала 7 обеспечивает кадровую и строчную синхронизацию ТВ камеры 10, видеоусилителя 11 и ТВ монитора 12.When the device is in active-continuous mode, only the control and synchronization unit 17 is turned off. The replaceable filter 3 is removed from the beam path. The
При работе предлагаемого АИ ТВ ПНВ в АИ режиме включены все его элементы и блоки. Блок накачки 16 импульсного ИК осветителя 13 формирует импульсы тока, которые поступают на вход импульсного ИК излучателя 15, генерирующего соответствующие импульсы ИК излучения. Объектив 14 формирования выходного излучения коллимирует это излучение, формирует требуемый угол подсвета и направляет излучение на объект наблюдения. Отразившись от объекта наблюдения, импульсы излучения приходят в блок наблюдения 1. Его объектив формирует изображение объекта на фотокатоде ЭОП 4, который работает в импульсном режиме. Сменный фильтр 3 отсекает световые помехи, действующие в широкой области спектра. До прихода отраженного от объекта наблюдения излучения на фотокатод ЭОП 4 его стробирующий вход заперт. В момент прихода отраженного от объекта импульса излучения стробирующий вход ЭОП 4 открывается на время длительности импульса строба, равное или несколько превышающее длительность импульса излучения. Для обеспечения синхронной работы импульсного ИК осветителя 13 и ЭОП 4 синхроимпульсы с выхода ЗГИ 18 передаются на первый вход БРЗ 19, где задерживаются по отношению к синхроимпульсам, поступающим со второго выхода блока накачки 16 импульсного ИК осветителя 13 на первый вход ЗГИ 18, на время, равное прохождению импульсом излучения расстояния от АИ ТВ ПНВ до объекта наблюдения и обратно. С выхода БРЗ 19 синхроимпульс поступает на первый вход ФСИ 20, который создает стробирующие импульсы напряжения, отпирающего стробирующий вход ЭОП 4. ЭОП 4 усиливает изображение по яркости и преобразует его в видимое. С экрана ЭОП 4 изображение с помощью оптики переноса 6 передается на матрицу ПЗС ТВ камеры 10 ТВ канала 7. ТВ камера 10 преобразует изображение в электрический сигнал, который усиливается в видеоусилителе 11 и передается в ТВ монитор 12, где преобразуется в оптическое изображение, наблюдаемое оператором с экрана ТВ монитора 12. Синхрогенератор 9 обеспечивает кадровую и строчную синхронизацию работы ТВ камеры 10, видеоусилителя 11 и ТВ монитора 12. Для синхронизации ЗГИ 18 блока управления и синхронизации 17 сигнал строчной частоты синхрогенератора 9 поступает в блок 21 деления частоты, который делит частоту строк до уровня, близкого к частоте работы импульсного ИК осветителя 13 и кратного ей.When the proposed AI TV PNV is in AI mode, all its elements and blocks are turned on. The
С помощью лазерного дальномера 22 оперативно измеряется расстояние (дальность) до объекта наблюдения. С информационного выхода лазерного дальномера 22 сигнал, пропорциональный этой дальности, поступает в блок 23 регулировки амплитуды тока накачки. В нем соответственно данному сигналу вырабатывается свой сигнал, поступающий на вход блока накачки 16 импульсного ИК осветителя 13. Благодаря этому амплитуда тока накачки импульсного ИК излучателя 15 оперативно регулировалась и соответственно регулировалась мощность выходного излучения импульсного ИК осветителя 13 в зависимости от дальности, на которой находился объект наблюдения. Это позволяло на ближних дальностях избежать пересветки изображения, а на повышенных дальностях повысить его яркость.Using a
С информационного выхода лазерного дальномера 22 сигнал, пропорциональный дальности до объекта, поступает в блок 24 предварительной установки задержки. В этом блоке данный сигнал преобразуется в задержку, соответствующую дальности до объекта наблюдения. С выхода блока 24 эта задержка поступает на второй вход БРЗ 19 блока управления и синхронизации 17, благодаря чему объект наблюдения сразу оказывается в пределах строба и искать его по глубине в отличие от устройства-прототипа теперь уже не приходилось. Это позволяет значительно сократить время поиска объекта наблюдения и значительно расширяет возможности наблюдения за движущимися объектами.From the information output of the
С информационного выхода лазерного дальномера 22 сигнал, пропорциональный дальности до объекта наблюдения, поступает также в блок 25 регулировки длительности импульса строба. В блоке 25 формируется сигнал, корректирующий длительность импульса строба в зависимости от дальности до объекта. С выхода блока 25 этот сигнал поступает на второй вход ФСИ блока управления и синхронизации 17, где и устанавливается нужная длительность импульса строба. Благодаря этому длительность импульса строба оперативно регулировалась в соответствии с дальностью до объекта наблюдения. На повышенных дальностях действия это приводило к отсечению избыточного объема излучения обратного рассеяния и фона, что повышало контраст изображения и соответственно его качество.From the information output of the
Таким образом, предложенное построение АИ ТВ ПНВ позволяет всесторонне повысить качество наблюдаемого изображения во всем рабочем диапазоне устройства и значительно повысить его эксплуатационные возможности за счет:Thus, the proposed construction of AI TV PNV allows to comprehensively improve the quality of the observed image in the entire operating range of the device and significantly increase its operational capabilities due to:
- обеспечения регулировки длительности импульса строба в зависимости от дальности до объекта наблюдения;- providing adjustment of the duration of the strobe pulse depending on the distance to the object of observation;
- исключения необходимости поиска объекта путем регулировки задержки оператором.- eliminating the need to search for an object by adjusting the delay by the operator.
Был разработан макет предлагаемого АИ ТВ ПНВ и проведены его успешные испытания.A prototype of the proposed AI TV PNV was developed and its successful tests were conducted.
Для изготовления макета использовались:For the manufacture of the layout were used:
- в качестве объектива блока наблюдения - линзовый объектив с фокусным расстоянием 131 мм, относительным отверстием 1:1 и углом зрения 4,1°;- as the lens of the observation unit, a lens lens with a focal length of 131 mm, a relative aperture of 1: 1 and a viewing angle of 4.1 °;
- в качестве сменного фильтра известный отсекающий фильтр на основе теллурида кадмия, легированного цинком;- as a replacement filter, a known cut-off filter based on cadmium telluride doped with zinc;
- ЭОП модели ЭПМ53Г, ОАО «Катод»;- Image intensifier tubes model EPM53G, OJSC "Cathode";
- оптика переноса выполнена по известным оптическим схемам с использованием известных оптических элементов (см., например, журнал «Специальная техника», 2005 г., №3, с. 6-11);- transfer optics is made according to well-known optical schemes using known optical elements (see, for example, the journal "Special Technique", 2005, No. 3, p. 6-11);
- для построения ТВ канала использовались ТВ камера модели WAT904 фирмы Watec, видеоусилитель - UTS IRON LOGIC, ТВ монитор модели МДЦ 066 СКБ «Диполь», Республика Беларусь или ТВ монитор модели Led DC-14В;- to build a TV channel, we used a Wate90 model WAT904 TV camera, a UTS IRON LOGIC video amplifier, a MDC 066 model monitor of SKB “Dipol”, the Republic of Belarus, or a Led DC-14V model TV monitor;
- при построении импульсного ИК осветителя в качестве импульсного ИК излучателя использовался импульсный лазерный полупроводниковый излучатель модели Л13 фирмы «Инжект», в качестве объектива формирования выходного излучения линзовый объектив «Лазофор-2» с фокусным расстоянием 115 мм, относительным отверстием 1:1,25 и углом подсвета 1°48';- when constructing a pulsed IR illuminator as a pulsed IR emitter, an Inject model L13 semiconductor laser emitter was used, an Lazofor-2 lens with a focal length of 115 mm, a relative aperture of 1: 1.25 and angle of illumination 1 ° 48 ';
- блок накачки импульсного ИК осветителя, а также блок управления и синхронизации строились по известным схемам (см., например, журнал «Прикладная физика», 2007 г., №5, с. 127-130);- the pumping unit of the pulsed IR illuminator, as well as the control and synchronization unit, were built according to well-known schemes (see, for example, the journal Applied Physics, 2007, No. 5, pp. 127-130);
- для построения блока деления частоты использовалась схема по пат. РФ №2189694, опубл. 2002 г.;- to build a frequency division unit, the circuit according to US Pat. RF №2189694, publ. 2002;
- для построения блока предварительной установки задержки - схема по пат. РФ №2118847, опубл. 1998 г.;- to build a block preset delay - scheme according to US Pat. RF №2118847, publ. 1998;
- построение блока регулировки амплитуды тока накачки и блока регулировки длительности импульса строба проводилось по широко известным схемам (см. www/technomag/edu/doc/373951/html);- the construction of the unit for adjusting the amplitude of the pump current and the unit for adjusting the duration of the strobe pulse was carried out according to well-known schemes (see www / technomag / edu / doc / 373951 / html);
- в качестве лазерного дальномера использовалась модель ЛДМ7 ОАО НИИ «Полюс».- as a laser range finder, the LDM7 model of OJSC Research Institute Polyus was used.
Проведенные испытания показали, что в предлагаемом устройстве достигается всестороннее повышение качества изображения наблюдаемого объекта во всем рабочем диапазоне дальностей. Кроме того, более чем на порядок по сравнению с прототипом уменьшается время появления на экране монитора объекта наблюдения, что значительно расширяет возможности наблюдения не только за стационарными, но и за движущимися объектами.The tests showed that the proposed device achieves a comprehensive increase in the image quality of the observed object in the entire working range. In addition, more than an order of magnitude compared with the prototype decreases the time the appearance of the object of observation on the monitor screen, which greatly expands the possibilities of observing not only stationary, but also moving objects.
Источники информацииInformation sources
1. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях, М., ООО «Недра - Бизнесцентр», 1999 г., с. 14, рис. 1.1. Geykhman I.L., Volkov V.G. Fundamentals of improving visibility in difficult conditions, M., Nedra - Business Center LLC, 1999, p. 14, fig. one.
2. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. М., ООО «Недра-Бизнесцентр» 1999 г., с. 61, рис. 26 (прототип).2. Geykhman I.L., Volkov V.G. The basics of improving visibility in difficult conditions. M., LLC "Nedra-Business Center" 1999, p. 61, fig. 26 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016105302A RU2645122C2 (en) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | Active-pulsed television night vision device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016105302A RU2645122C2 (en) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | Active-pulsed television night vision device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016105302A RU2016105302A (en) | 2017-08-22 |
| RU2645122C2 true RU2645122C2 (en) | 2018-02-15 |
Family
ID=59744615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016105302A RU2645122C2 (en) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | Active-pulsed television night vision device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2645122C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU188216U1 (en) * | 2019-01-17 | 2019-04-03 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active Pulse Television Night Vision |
| RU199901U1 (en) * | 2020-06-23 | 2020-09-25 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active pulse television night vision device for underwater surveillance |
| RU204472U1 (en) * | 2021-02-17 | 2021-05-26 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active pulse television night vision device with variable magnification |
| RU205098U1 (en) * | 2021-03-18 | 2021-06-28 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active Pulse TV Night Vision Driving with Two Delays |
| RU2757559C1 (en) * | 2021-02-04 | 2021-10-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Active-pulse monitoring device |
| RU207447U1 (en) * | 2021-07-06 | 2021-10-28 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active pulse television night vision device with a mirror lens lens |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU189860U1 (en) * | 2019-02-25 | 2019-06-06 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active-pulse television night vision device |
| RU192164U1 (en) * | 2019-06-03 | 2019-09-05 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Multifunctional Active Pulse TV Night Vision |
| RU194248U1 (en) * | 2019-09-26 | 2019-12-04 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active-pulsed night vision television with strobe |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1746438A2 (en) * | 2005-07-12 | 2007-01-24 | Northrop Grumman Corporation | Infrared laser illuminated imaging systems and methods |
| US20070058038A1 (en) * | 2004-02-04 | 2007-03-15 | Elbit Systems Ltd. | Gated imaging |
| RU2406100C2 (en) * | 2008-12-29 | 2010-12-10 | ГОУ ВПО Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) | Active pulse tv system |
-
2016
- 2016-02-17 RU RU2016105302A patent/RU2645122C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070058038A1 (en) * | 2004-02-04 | 2007-03-15 | Elbit Systems Ltd. | Gated imaging |
| EP1746438A2 (en) * | 2005-07-12 | 2007-01-24 | Northrop Grumman Corporation | Infrared laser illuminated imaging systems and methods |
| RU2406100C2 (en) * | 2008-12-29 | 2010-12-10 | ГОУ ВПО Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) | Active pulse tv system |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. М., ООО "Недра-Бизнесцентр" 1999. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU188216U1 (en) * | 2019-01-17 | 2019-04-03 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active Pulse Television Night Vision |
| RU199901U1 (en) * | 2020-06-23 | 2020-09-25 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active pulse television night vision device for underwater surveillance |
| RU2757559C1 (en) * | 2021-02-04 | 2021-10-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Active-pulse monitoring device |
| RU204472U1 (en) * | 2021-02-17 | 2021-05-26 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active pulse television night vision device with variable magnification |
| RU205098U1 (en) * | 2021-03-18 | 2021-06-28 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active Pulse TV Night Vision Driving with Two Delays |
| RU207447U1 (en) * | 2021-07-06 | 2021-10-28 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Active pulse television night vision device with a mirror lens lens |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016105302A (en) | 2017-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2645122C2 (en) | Active-pulsed television night vision device | |
| RU2589947C1 (en) | Active-pulsed television night vision device | |
| KR100240599B1 (en) | Method of observing objects under low levels of illumination and device for carrying out the said method | |
| RU188216U1 (en) | Active Pulse Television Night Vision | |
| CN108523819A (en) | Survey the fluorescence navigation endoscopic system and laser power automatic adjusting method of light feedback | |
| RU186810U1 (en) | Pulsed laser illuminator | |
| RU2597889C2 (en) | Gated television system with a pulsed illumination source | |
| CN106094195A (en) | A kind of possess window see take aim at, the hand-held passive binoculars of camera function | |
| JP2010522410A (en) | A system for artificial contrast amplification in image visualization. | |
| RU189860U1 (en) | Active-pulse television night vision device | |
| RU155857U1 (en) | LIDAR COMPLEX FOR SENSING DENSE AEROSOL FORMATIONS | |
| US6970190B2 (en) | Event synchronization for detector systems | |
| RU205098U1 (en) | Active Pulse TV Night Vision Driving with Two Delays | |
| RU57472U1 (en) | ACTIVE PULSE TELEVISION DEVICE | |
| RU204472U1 (en) | Active pulse television night vision device with variable magnification | |
| RU219076U1 (en) | Multifunctional day/night binoculars | |
| RU194248U1 (en) | Active-pulsed night vision television with strobe | |
| Ye et al. | Effect of time bin size on accuracy of streak tube imaging lidar | |
| Zaytseva | Integral and spectral sensitivity assessment of the active-pulse television systems | |
| RU145004U1 (en) | MONITORING DEVICE | |
| RU2720441C1 (en) | Machine vision system with mechanical beam deflection | |
| RU192268U1 (en) | Day / Night Rangefinder Binoculars | |
| RU112448U1 (en) | UNIVERSAL DEVICE FOR ADJUSTING AND CHECKING MULTI-CHANNEL PRODUCTS WITH A LASER RANGE | |
| RU228171U1 (en) | Day/night active-pulse night vision device | |
| RU159203U1 (en) | DEVICE FOR ADJUSTING AND CONTROL OF LASER RANGE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180218 |