Классификация и устройство приборов ночного видения

Широкий спектр задач, решаемых при помощи ЭОП, одна из основных функций приборов электронно-оптичес­кой техники связана непосредственно с наблюдением объек­тов при малых уровнях оптического сигнала в том или ином участке оптического спектра. Поэтому такие элект­ронно-оптические приборы в отечественной практике по­лучили специфическое название, приборы ночного виде­ния. Работа прибора ночного видения связана не только с параметрами ЭОП и его оптических элементов, она непос­редственно должна увязываться с параметрами и характе­ристиками глаза наблюдателя. Глаз наблюдателя, кото­рый получает информацию, следует рассматривать как конечный элемент в общей системе «объект — прибор на­блюдения - глаз».

При этом возможно исполнение ПНВ в следующем виде:

— очков ночного видения;

— низкоуровневой телевизионной системы (НТВС);

— тепловизионного прибора;

— нашлемного комбинированного прибора.

Особенности, достоинства и недостатки, область применения

- Очки ночного видения

в качестве ПНВ исторически по­явились раньше всего. Различают бинокуляр­ные и псевдобинокулярные очки ночного видения.

Бино­кулярные очки состоят из двух идентичных ночных каналов под правый и левый глаз опе­ратора.

Псевдобинокулярные очки- имеют один канал( соответственно один дорогостоящий ЭОП), но раздвоен на два глаза

Недостатками бинокулярных очков являются их срав­нительно большая масса и стоимость.

Псевдобинокулярные очки- дешевле

- низкоуровневые телевизионные системы (НТВС)-

телесистемы с ПНВ ( имеют ЭОП и др)- более высокочувствительны, чем очки. Работают в черно- белом режиме : Днем- цветной, ночью- черный)

— Тепловизионные приборы;

Работают в режиме «день- ночь» как и телевиз системы, но более качественно( используют тепло- днем и холод- ночью

Еще достоинство: работают в переносном и стандартном режиме

— нашлемные комбинированные приборы (стереосистема):

Комбинация очков ночного изображения (в центре очков) и дневного изображения + наголовный дисплей, позволяющий ввести дополнительно тепловизионный канал телевидения или служебную информацию

«+» - лучшая распознаваемость объектов

- повышенная точность оценки взаиморасположения объекта

- возможность применения для вождения авто в ночное время

- лучшее изображение в естественном цвете

Очки крепятся к лицевой маске, которая в свою очередь монтируется на голове с помощью ременного оголовья с регулируемыми размерами. Бинокулярные очки обеспечивают стереоско­пический эффект, что удобно для вождения транспорта.

В настоящее время существуют телевизионные (ТВ) си­стемы, высокая чувствительность которых допускает их работу как днем, так и ночью.

Рис. 8. ТВ-камера «день/ночь»

ТВ-камеры обеспечивают автоматическое переключение из дневного цветного режима в ночной черно-белый ре­жим высокой чувствительности в зависимости от уровня внешней освещенности. Внешний вид такой камеры дан на рис. 8. Переключение от «цветного» к «высокочув­ствительному черно-бело­му» режиму происходит при освещенности от 1 до 3 л к, а наоборот — при ос­вещенности около 10 лк. Когда ТВ-камера работает

как цветная, верность цве­топередачи обеспечивается автоматическим включением режекторного ИК-фильтра, который при переходе к черно-белому режиму также автоматически отключается. При использовании дополнительного ИК-осветителя ТВ-ка­мера в этом режиме может работать ив полной темноте.

Режим «день/ночь» обеспечивается и с помощью тепловизионных приборов. Приборы могут быть выполнен в но­симом, переносном, и в возимом исполнении.

Очки ночного видения могут быть использованы в соче­тании с лазерным целеуказателем, монтируемым на ору­жии и создающим «точечное» изображение пятна подсве­та на цели (см. рис. 9. Такой прицельный комплекс позволяет вести огонь из любого положения оружия и в движении.

Рис.9. Ночной прицельный комплекс: очки ночного видения и лазерный целеуказатель

Унифицированная конструкция монокуляров позволя­ет использовать их в качестве удерживаемых в руках ма­логабаритных ночных приборов наблюдения, стыковать их с фото- и видеокамерами для ночной съемки, приме­нять в качестве ночных прицелов для легкого стрелкового оружия (см. рис. 6.86).

Очки ночного видения также могут быть дополнены ком­пактной системой связи на базе полупроводникового лазе­ра (см. рис. 10).

Рис. 10. Внешний вид очков ночного видения со встроенной системой связи

Передатчик, встроенный в очки, имеет объектив с переменным фокусным расстоянием для обеспечения ра­боты лазера как с узким пучком (для связи), так и с широким пуч­ком (для подсвета). Дальность связи составляет 1-2 км при на­пряжении питания 9 В и време­ни непрерывной работы системы связи 4 часа.

Стремление обеспечить «сквоз­ное видение» привело также к со­зданию так называемых «голографических» очков ночного ви­дения. Их название связано не со способом создания изображения, а с той же технологией изготовления зеркал. Что и для голографических оптических элементов

Разработанные бинокулярные очки включают объектив, ЭОП, «голографическое» зеркало, окулярную систе­му. Центральную часть оч­ков занимает ночное изоб­ражение с углом поля зре­ния 40°, а периферическую часть — дневное изображе­ние с углом поля зрения до 100р4 Эти очки являются низкопрофильными. Дихроичное покрытие зеркала отра­жает в области спектра свечения экрана ЭОП и пропуска­ет в остальной части видимого спектра. Оператор видит одновременно и изображение сцены через ночные каналы очков, и изображение той же сцены, минуя ЭОП. Это по­зволяет вести непрерывное наблюдение при воздействии световых помех, когда ночной канал становится нерабо­тоспособным. Прибор может быть совмещен с наголовным дисплеем водителя. Благодаря этому в поле зрения может быть введено изображение тепловизионного канала либо служебная информация (см. рис. 11).

Рис. 11. Внешний вид поля зрения очков ночного видения:

в центре показано дополнительное изображение от встроенного малогабаритного тепловизионного канала

Разработанные стереосистемы ПНВ дает возможность получения объемного (стерео) изображения с хорошей пе­редачей ощущения глубины сцены и объема наблюдаемых объектов с возможностью регулировки зоны стереовидения и глубинной разрешающей способности. Получение стереоизображения ночной сцены имеет все известные пре­имущества стереоустройств отображения визуальной ин­формации: лучшую и более быструю распознаваемость объектов, повышенную точность оценки взаиморасполо­жения объектов и др.

Система имеет широкий диапазон применений, в том числе, может эффективно использоваться для ночного вож­дения транспортных средств. Объемность изображения дорожного полотна, улучшенное обнаружение малоразмер­ных препятствий позволят повысить скорость ночного вож­дения в 1,4—1,5 раза.

Стереосистема позволяет также получать изображение в естественных цветах при комплектации ее схемой опти­ко-электронной фильтрации. В ночных условиях (при лун­ном освещении) наблюдается почти обычная, «дневная» раскраска наблюдаемой сцены. Помимо чисто художествен­ного аспекта, цветное изображение позволяет повысить скорость обнаружения и распознаваемость объектов. Цвет­ная ночная система видения обеспечивает улучшение ско­рости распознаваемости на 30 % и снижение ошибок в распознавании на 60 %.

В 1998 г. в НПО «Орион» создан переносной наблюда­тельный ТВ ПНВ «Беркут» (см. рис. 12) для решения широкого круга оперативных задач. ПНВ «Беркут» имеет встроенный малогабаритный радиопередатчик, обеспечива­ющий дистанционную передачу стандартного черно-белого ТВ-сигнала в дециметровом диапазоне длин волн в любом направлении

с помощью штыревой антенны

Рис. 12. Внешний вид ТВ ПНВ «Беркут» с

дистанционной передачей

перестает быть переносным. Изображение наблюдается с помощью выносного видеоконтрольного устройства, масса .которого вместе с приемной частью радиопередатчика, пультом управления и батареей питания не превышает 3,1 кг. Масса ПНВ вместе с треногой в рабочем положе­нии не превышает 20 кг.

При эксплуатации ПНВ необходимо учитывать: 1. Влияние световых перегрузок. Приборы ночного ви­дения должны быть защищены от световых перегрузок. Фотокатоды являются примесными полупроводниками и подвержены утомлению под действием ярких вспышек света. Например, при магниевой вспышке света яркое изображе­ние сохраняется дольше одной минуты, поэтому вспышка света, заполняющая поле зрения, будет вызывать высо­кий уровень светового фона в течение длительного проме­жутка времени. Фон обусловлен тепловой эмиссией фото­катода, под действием которой происходит интенсивное свечение экрана. При сильном освещении возможно раз­рушение экранов. Применение в ЭОП позволяет сравни­тельно просто обеспечить автоматическую регулировку усиления яркости, благодаря которой яркость экрана под­держивается на выбранном уровне независимо от величи­ны освещения на местности.

нтенны. При исполь­зовании направленной параболической антенны диаметром 150 мм дальность передачи увеличивается до 2,5 км, а применение такой антенны диаметром 600 мм увеличива­ет эту дальность до 20 км, однако в этом случае ПНВ

2. Влияние радиации. В результате ионизации атомов вещества образуются электроны, что вызывает повыше­ние фона на экране.

3. Влияние температуры. При низких температурах контраст изображения растет, так как снижается темно-вой ток и повышается эффективность люминофора. Требу­ется обогрев наглазника.

4. Влияние электромагнитных полей. При воздействии электромагнитных полей может нарушиться фокусировка электронного изображения, происходит увод изображения с экрана, поэтому ЭОП требуют тщательной экранировки. Простейший способ экранировки — поместить ЭОП в сим­метричный железный кожух, который не должен насы­щаться в электромагнитных полях.

5. Влияние влажности. Для исключения высоковольт­ного пробоя (замыкания) конструкция прибора должна обеспечивать герметизацию внутренней полости и осушку прибора.

6. Воздействие высокого напряжения. Конструкция прибора должна исключать пробой высокого напряжения на тело человека.