[go: up one dir, main page]

RU2370798C2 - Night vision device - Google Patents

Night vision device Download PDF

Info

Publication number
RU2370798C2
RU2370798C2 RU2005127507/28A RU2005127507A RU2370798C2 RU 2370798 C2 RU2370798 C2 RU 2370798C2 RU 2005127507/28 A RU2005127507/28 A RU 2005127507/28A RU 2005127507 A RU2005127507 A RU 2005127507A RU 2370798 C2 RU2370798 C2 RU 2370798C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
photocathode
max
component
positive
Prior art date
Application number
RU2005127507/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005127507A (en
Inventor
Александр Владимирович Медведев (RU)
Александр Владимирович Медведев
Александр Васильевич Гринкевич (RU)
Александр Васильевич Гринкевич
Нина Николаевна Мельникова (RU)
Нина Николаевна Мельникова
Светлана Николаевна Князева (RU)
Светлана Николаевна Князева
Original Assignee
Александр Владимирович Медведев
Александр Васильевич Гринкевич
Нина Николаевна Мельникова
Светлана Николаевна Князева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Владимирович Медведев, Александр Васильевич Гринкевич, Нина Николаевна Мельникова, Светлана Николаевна Князева filed Critical Александр Владимирович Медведев
Priority to RU2005127507/28A priority Critical patent/RU2370798C2/en
Publication of RU2005127507A publication Critical patent/RU2005127507A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370798C2 publication Critical patent/RU2370798C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)
  • Telescopes (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: night vision device has an objective, an electro-optical converter (EOC) and an ocular system (OS). The objective is in form of four components, the first of which is a positive convex-concave lens, the second - a group of two negative lenses, the third - a positive biconvex lens, the fourth - a group of three lenses, the first of which is a positive biconvex lens, the second - a negative biconcave lens, and the third - a positive convex-concave lens. The second component can be moved relative the photocathode of the electro-optical converter to provide for smooth variation of the equivalent focal length of the objective from the minimum to the maximum value without changing position of the plane of the best installation relative the photocathode of the electro-optical converter. The fourth component can be moved relative the photocathode of the electro-optical converter so as to compensate shift of the plane of best installation at intermediate positions of the second component, where the maximum value of its displacement Δd11max≤5Smax, where ΔSmax - is the maximum value of longitudinal spherical aberration in the working spectral range, and its additional displacement determines the near focal length.
EFFECT: possibility of usage when making night vision devices in very diverse operating conditions.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано при изготовлении приборов ночного видения (ПНВ) с электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) в самых разнообразных условиях эксплуатации.The invention relates to the field of optoelectronic technology and can be used in the manufacture of night vision devices (night vision devices) with electron-optical converters (EOP) in a wide variety of operating conditions.

Известен прибор ночного видения (патент RU №2182718, кл. G02B 23/12, опубл. 20.05.2002 г.), содержащий объектив, бипланарный ЭОП прямого изображения, корректор, оборачивающую систему (ОС) и окуляр.Known night vision device (patent RU No. 2182718, class G02B 23/12, publ. 05/20/2002), containing a lens, a biplanar image intensifier tube of a direct image, a corrector, a wrapping system (OS) and an eyepiece.

Наиболее близким по технической сущности является прибор ночного видения с переменным увеличением, содержащий оптически сопряженные объектив, ЭОП и окуляр (В.В.Тарасов, Ю.Г.Якушенков “Инфракрасные системы “смотрящего” типа”. - Москва.: Логос, 2004 г., стр.125, рис.6.13). Окуляр является панкратическим и выполнен по патенту RU 2136028, кл. G02B 25/00, опубл. 20.06.1997 г.The closest in technical essence is a night-vision device with variable magnification, containing optically coupled lens, image intensifier tubes and an eyepiece (V.V. Tarasov, Yu.G. Yakushenkov “Infrared systems of the“ looking ”type. - Moscow: Logos, 2004 ., p. 125, Fig. 6.13). The eyepiece is pancratic and made according to patent RU 2136028, class. G02B 25/00, publ. 06/20/1997

Недостатком этих устройств является малое увеличение и его фиксированная величина, не позволяющая проводить опознавание объекта после его обнаружения при наблюдении, а при применении панкратического окуляра разрешающая способность ПНВ не может превысить величину, ограниченную разрешающей способностью ЭОП и фокусным расстоянием применяемого объектива.The disadvantage of these devices is a small increase and its fixed value, which does not allow the recognition of an object after its detection during observation, and with the use of a panoramic eyepiece, the resolution of the NVD cannot exceed the value limited by the resolution of the image intensifier and the focal length of the lens used.

Задачей настоящего изобретения является создание ПНВ с плавным изменением увеличения и соответственно с плавным изменением разрешающей способности при простых технологических решениях.The present invention is the creation of NVD with a smooth change in magnification and, accordingly, with a smooth change in resolution with simple technological solutions.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в приборе ночного видения, содержащем объектив, ЭОП и окулярную систему, объектив выполнен в виде четырех компонентов, первый из которых представляет собой положительную выпукло-вогнутую линзу, второй - группу из двух отрицательных линз, третий - положительную двояковыпуклую линзу, четвертый - группу из трех линз, первая из которых - положительная двояковыпуклая линза, вторая - отрицательная двояковогнутая линза, третья - положительная выпукло-вогнутая линза. Второй компонент имеет возможность перемещения относительно фотокатода ЭОП, при этом его крайние положения обеспечивают минимальное и максимальное значения эквивалентного фокусного расстояния объектива при неизменном положении плоскости наилучшей установки относительно фотокатода ЭОП. Четвертый компонент имеет возможность перемещения относительно фотокатода ЭОП для компенсации сдвига плоскости наилучшей установки при промежуточных положениях второго компонента (при промежуточных значениях эквивалентного фокусного расстояния объектива), при этом максимальная величина его подвижкиThe technical result due to the task is achieved by the fact that in the night vision device containing the lens, image intensifier tube and the ocular system, the lens is made in the form of four components, the first of which is a positive convex-concave lens, the second is a group of two negative lenses, the third is a positive biconvex lens, the fourth is a group of three lenses, the first of which is a positive biconvex lens, the second is a negative biconcave lens, and the third is a positive convex-concave lens. The second component has the ability to move relative to the photocathode of the image intensifier tube, while its extreme positions provide the minimum and maximum values of the equivalent focal length of the lens with the same plane of the best setting relative to the photocathode of the image intensifier tube. The fourth component has the ability to move relative to the photocathode of the image intensifier tube to compensate for the shift of the plane of the best installation at intermediate positions of the second component (at intermediate values of the equivalent focal length of the lens), while its maximum movement

Δd11max≤5ΔSmax,Δd11 max ≤5ΔS max ,

где ΔSmax - максимальная величина продольной сферической аберрации в рабочем спектральном диапазоне.where ΔS max is the maximum value of the longitudinal spherical aberration in the working spectral range.

Подвижкой четвертого компонента также обеспечивается и фокусировка прибора ни ближнюю дистанцию.The movement of the fourth component also provides focusing of the device neither near distance.

Предложенное исполнение прибора и, прежде всего, раздельная подвижка компонентов объектива позволяют плавно изменять увеличение системы в целом от минимального до максимального значения подвижкой только одного компонента, при этом дополнительная малая подфокусировка другим подвижным компонентом требуется только при работе прибора на промежуточных значениях увеличения (или эквивалентного фокусного расстояния), исключая крайние. Кроме того, перемещение второго подвижного компонента обеспечивает также и фокусировку прибора на ближнюю дистанцию. Такая раздельная подвижка компонентов объектива позволяет уменьшить трудоемкость изготовления и сборки и исключает необходимость применения нелинейных законов движения компонентов.The proposed device design and, above all, the separate movement of the lens components allow you to smoothly change the magnification of the system as a whole from minimum to maximum values by moving only one component, while additional small focusing by the other moving component is required only when the device is operating at intermediate magnifications (or equivalent focal length) distances), excluding extreme. In addition, moving the second movable component also ensures that the device focuses at close range. Such separate movement of the components of the lens reduces the complexity of manufacturing and assembly and eliminates the need for non-linear laws of motion of the components.

На чертеже представлена схема ПНВ.The drawing shows a diagram of NVD.

Прибор ночного видения содержит объектив 1÷8, электронно-оптический преобразователь 9, окулярную систему 10, при этом объектив состоит из положительной двояковогнутой линзы 1, двух отрицательных линз 2 и 3, положительной двояковыпуклой линзы 4, положительной двояковыпуклой линзы 5, отрицательной двояковогнутой линзы 6, апертурной диафрагмы (АД) 7 и положительной выпукло-вогнутой линзы 8.The night vision device contains a lens 1 ÷ 8, an electron-optical transducer 9, an eyepiece system 10, wherein the lens consists of a positive biconcave lens 1, two negative lenses 2 and 3, a positive biconvex lens 4, a positive biconvex lens 5, a negative biconcave lens 6 , aperture diaphragm (BP) 7 and a positive convex-concave lens 8.

В объективе линзы 2 и 3 образуют группу 11, имеющую возможность перемещения относительно фотокатода ЭОП, а линзы 5, 6 и 8 с апертурной диафрагмой 7 образуют группу 12 с возможностью перемещения относительно фотокатода ЭОП. Конструктивные параметры варианта исполнения оптической системы объектива следующие:In the lens, lenses 2 and 3 form a group 11 that can move relative to the photocathode of the image intensifier tube, and lenses 5, 6 and 8 with an aperture diaphragm 7 form group 12 with the ability to move relative to the photocathode of the image intensifier tube. The design parameters of the embodiment of the optical system of the lens are as follows:

РадиусыRadii ТолщиныThickness Марка стеклаGlass mark ДиаметрыDiameters R1=59,57R1 = 59.57 5858 d1=7,5d1 = 7.5 СТК3STK3 R2=157,04R2 = 157.04 5757 d2=8÷45 (переменный)d2 = 8 ÷ 45 (variable) R3=-113,18R3 = -113.18 3232 d3=2,5d3 = 2.5 ТФ10TF10 R4=плоскостьR4 = plane 3131 d4=2,35d4 = 2.35 R5=-57,33R5 = -57.33 3131 d5=2,5d5 = 2.5 К8K8 R6=171,4R6 = 171.4 3232 d6=39÷2 (переменный)d6 = 39 ÷ 2 (variable) R7=77,11R7 = 77.11 3232 d7=6d7 = 6 К8K8 R8=-77,11R8 = -77.11 3232 d8=17 (фокусир)d8 = 17 (focus) R9=31,77R9 = 31.77 2424 d9=6d9 = 6 СТК3STK3 R10=-70,15R10 = -70.15 2424 d10=1d10 = 1 R11=-52,36R11 = -52.36 2323 d11=2d11 = 2 ТФ10TF10 R12=115,08R12 = 115.08 2222 d12=11d12 = 11 R13=37,22R13 = 37.22 20,620.6 d13=4d13 = 4 СТК3STK3 R12=438,5R12 = 438.5 20,420,4 d14=22 (фокусир)d14 = 22 (focus) R13 = плоскостьR13 = plane 17,517.5 d15=1,2 (Фотокатод ЭОП)d15 = 1.2 (Photocathode of the image intensifier tube) R13 = плоскостьR13 = plane 17,517.5

Параметры варианта исполнения оптической системы объектива:Parameters of the embodiment of the optical system of the lens:

расчетная длина волны, нмcalculated wavelength, nm 700700 рабочий спектральный диапазон, нмworking spectral range, nm 486÷900486 ÷ 900 максимальная величина продольнойmaximum longitudinal сферической аберрации в рабочемspherical aberration in the worker спектральном диапазоне, ΔSmax spectral range, ΔS max 0,2270.227 диапазон изменения фокусного расстоянияfocal length range объектива, Fэкв, ммlens, Fekv, mm от 31,5 до 63,5from 31.5 to 63.5 относительное отверстие (постоянное)relative aperture (constant) 1:1,51: 1,5 линейное поле зрения (постоянное), ммlinear field of view (constant), mm 17,517.5 диаметр апертурной диафрагмы (АД), ммdiameter of aperture diaphragm (HELL), mm 20twenty удаление АД от линзы 6, ммremoval of blood pressure from the lens 6 mm 22

Зависимости Fэкв от значений d2 и d6 следующие:The dependences of Feq on the values of d2 and d6 are as follows:

FэквFeq d2d2 d6d6 минmin 31,531.5 8,08.0 39,039.0 среднaverage 45,345.3 27,527.5 19,519.5 максMax 63,563.5 45,045.0 2,02.0

Принцип действия прибора ночного видения заключается в следующем. Объектив 1÷8 формирует изображение объектов на фотокатоде ЭОП 9. ЭОП 9 осуществляет усиление и перенос этого изображения на собственный экран, а окулярная система 10 позволяет рассматривать изображение на экране ЭОП 9.The principle of operation of the night vision device is as follows. The lens 1 ÷ 8 forms an image of objects on the photocathode of the image intensifier tube 9. The image intensifier 9 amplifies and transfers this image to its own screen, and the eyepiece system 10 allows you to view the image on the screen of the image intensifier tube 9.

При перемещении группы линз 11 относительно фотокатода ЭОП 9 из одного крайнего положения в другое меняется эквивалентное фокусное расстояние оптической системы объектива от минимального значения до максимального при постоянном линейном поле зрения и соответственно меняются общее увеличение ПНВ, его угловое поле зрения и разрешающая способность. При промежуточных положениях линз 11 возникает расфокусировка изображения, которая компенсируется подвижкой группы линз 12, при этом максимальная величина подвижки для компенсации этой расфокусировкиWhen moving a group of lenses 11 relative to the photocathode of the image intensifier tube 9 from one extreme position to another, the equivalent focal length of the optical system of the lens changes from the minimum to the maximum with a constant linear field of view and, accordingly, the total increase in NVD, its angular field of view, and resolution change. At intermediate positions of the lenses 11, a defocusing of the image occurs, which is compensated by the movement of the group of lenses 12, while the maximum amount of movement to compensate for this defocusing

Δd11max≤5ΔSmax.Δd11 max ≤5ΔS max .

Подвижкой группы линз 12 также обеспечивается и фокусировка прибора на ближнюю дистанцию.Moving the group of lenses 12 also provides focusing of the device at close range.

Задаваясь критерием качества - величиной полихроматического коэффициента передачи контраста (КПК) и учитывая спектральную эффективность по длинам волн - 0,6 на длине волны 486 нм, 1 на 700 нм, 0,2 на 900 нм (с учетом чувствительности фотокатода ЭОП и светопропускания оптической системы объектива), получаем следующие расчетные значения в плоскости наилучшей установки:Setting the quality criterion - the value of the polychromatic contrast transfer coefficient (CPC) and taking into account the spectral efficiency at wavelengths - 0.6 at a wavelength of 486 nm, 1 at 700 nm, 0.2 at 900 nm (taking into account the sensitivity of the image intensifier tube and light transmission of the optical system lens), we obtain the following calculated values in the plane of the best setting:

- для Fэкв=31,5 мм:- for Fekv = 31.5 mm:

точка на оси: КПК=80%point on the axis: PDA = 80%

точка поля 12 мм:field point 12 mm:

КПК, вычисленный для меридиональной плоскости,PDA calculated for the meridional plane,

KПKм=34%KPK m = 34%

КПК,PDA

вычисленный для сагиттальной плоскости,calculated for the sagittal plane,

КПКс=9%PDA with = 9%

- для Fэкв=63,5 мм:- for Fekv = 63.5 mm:

точка на оси: КПК=77%point on the axis: PDA = 77%

точка поля 12 мм:field point 12 mm:

КПКм=10%PDA m = 10%

КПКс=1%PDA with = 1%

- для Fсредн=45,3 мм (подвижка группы линз 12 для подфокусировки составляет Δd11=-0,75 мм):- for Fred = 45.3 mm (the shift of the lens group 12 for out-of-focus is Δd11 = -0.75 mm):

точка на оси: КПК=70%point on the axis: PDA = 70%

точка поля 12 мм:field point 12 mm:

- КПКм=12%- PDA m = 12%

- КПКс=17%- PDA with = 17%

Как видно из расчетов, оптическая система объектива обеспечивает приемлемое качество изображения для прибора ночного видения при изменении увеличения подвижкой только одного компонента, при этом сохраняется возможность обеспечения промежуточных значений увеличения при малой подфокусировке другим компонентом, подвижка которого также обеспечивает и фокусировку прибора на ближнюю дистанцию. Раздельная подвижка компонентов объектива позволяет уменьшить трудоемкость изготовления и сборки и исключает необходимость применения нелинейных законов движения компонентов.As can be seen from the calculations, the optical system of the lens provides an acceptable image quality for the night vision device when the magnification changes by moving only one component, while it remains possible to provide intermediate magnification values with low focusing by the other component, the movement of which also ensures the device focuses at a short distance. Separate movement of the components of the lens reduces the complexity of manufacturing and assembly and eliminates the need for non-linear laws of motion of the components.

Claims (1)

Прибор ночного видения, содержащий объектив, электронно-оптический преобразователь (ЭОП), окулярную систему (ОС), отличающийся тем, что объектив выполнен в виде четырех компонентов, первый из которых представляет из себя положительную выпукло-вогнутую линзу, второй - группу из двух отрицательных линз, третий - положительную двояковыпуклую линзу, четвертый - группу из трех линз, первая из которых - положительная двояковыпуклая линза, вторая - отрицательная двояковогнутая линза, третья - положительная выпукло-вогнутая линза, при этом второй компонент имеет возможность перемещения относительно фотокатода ЭОП для обеспечения плавного изменения эквивалентного фокусного расстояния объектива от минимального и максимального значений при неизменном положении плоскости наилучшей установки относительно фотокатода ЭОП, а четвертый компонент имеет возможность перемещения относительно фотокатода ЭОП для компенсации сдвига плоскости наилучшей установки при промежуточных положениях второго компонента (при промежуточных значениях эквивалентного фокусного расстояния объектива), при этом максимальная величина его подвижки:
Δd11max≤5ΔSmax,
где ΔSmax - максимальная величина продольной сферической аберрации в рабочем спектральном диапазоне,
а его дополнительная подвижка определяет ближнюю дистанцию фокусировки.
A night vision device containing a lens, an electron-optical converter (EOP), an ocular system (OS), characterized in that the lens is made in the form of four components, the first of which is a positive convex-concave lens, the second is a group of two negative lens, the third is a positive biconvex lens, the fourth is a group of three lenses, the first of which is a positive biconvex lens, the second is a negative biconcave lens, the third is a positive convex-concave lens, while the second one the component has the ability to move relative to the photocathode of the image intensifier tube to ensure a smooth change in the equivalent focal length of the lens from the minimum and maximum values at a constant position of the plane of the best installation relative to the photocathode of the image intensifier tube, and the fourth component has the ability to move relative to the photocathode of the image intensifier tube to compensate for the shift of the plane of the best installation at intermediate positions of the second component (at intermediate values of the equivalent focal length of the lens), while the maximum value of its movement:
Δd11 max ≤5ΔS max ,
where ΔS max is the maximum value of the longitudinal spherical aberration in the working spectral range,
and its additional movement determines the close focusing distance.
RU2005127507/28A 2005-09-01 2005-09-01 Night vision device RU2370798C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005127507/28A RU2370798C2 (en) 2005-09-01 2005-09-01 Night vision device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005127507/28A RU2370798C2 (en) 2005-09-01 2005-09-01 Night vision device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005127507A RU2005127507A (en) 2007-03-10
RU2370798C2 true RU2370798C2 (en) 2009-10-20

Family

ID=37992275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005127507/28A RU2370798C2 (en) 2005-09-01 2005-09-01 Night vision device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2370798C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2244331C1 (en) * 2003-05-26 2005-01-10 ОАО "Ростовский оптико-механический завод" Light-powered mirror-lens objective for straight displaying of night-vision devices
RU2252440C1 (en) * 2004-03-22 2005-05-20 Сергей Максимович Козловский Objective for night vision devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2244331C1 (en) * 2003-05-26 2005-01-10 ОАО "Ростовский оптико-механический завод" Light-powered mirror-lens objective for straight displaying of night-vision devices
RU2252440C1 (en) * 2004-03-22 2005-05-20 Сергей Максимович Козловский Objective for night vision devices

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. - М.: Логос, 2004, с.125, рис.6.13. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005127507A (en) 2007-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4934233B2 (en) Objective optical system
CN102460266B (en) objective optical system
US9684155B2 (en) Optical system and image pickup apparatus including the same
US20110235192A1 (en) Objective lens for endoscopes
JPH07191265A (en) Endoscope optical system
JP2015094867A (en) Zoom lens and imaging apparatus having the same
WO2012169369A1 (en) Optical unit and endoscope
JPWO2017195857A1 (en) Imaging optical system and image projection apparatus
WO2017119188A1 (en) Objective optical system
JP6503383B2 (en) Zoom imaging device
JP5570171B2 (en) Imaging device and surveillance camera
JP6188798B2 (en) Zoom lens
JP2015230449A (en) Zoom lens and imaging apparatus having the same
JP4061152B2 (en) Zoom photography optics
JPWO2019180984A1 (en) Objective optics, imaging devices, endoscopes, and endoscope systems
JP2019074550A (en) Zoom lens and image capturing device
JP2013003384A (en) Large-diameter variable power optical system and image pickup apparatus
JP2009251432A (en) Objective optical system for endoscope
JP6001229B2 (en) Endoscope objective optical system
JP2013003255A (en) Large-diameter variable power optical system and image pickup apparatus
JP2003207722A (en) Viewfinder and optical device using the same
JP4426236B2 (en) Endoscope objective optical system
CN201051174Y (en) Continuous zooming medical TV transfer lens
JP2009157372A (en) Rear focusing zoom lens
RU2370798C2 (en) Night vision device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090913