Устройство адаптивной маскировки объектов

Изобретение относится к маскировке, а конкретно к устройствам маскировки стационарных или движущихся объектов с помощью адаптивных маскировочных устройств, работающих в оптическом диапазоне длин волн.

Известно устройство адаптивной маскировки объектов (см. патент РФ №2313056, F41Н 13/00, 2007 г.), обеспечивающее адаптивное управление характеристиками покрытий за счет использования в устройстве термочувствительных покрытий, изменяющих окрашенность (цвет и яркость) при управляемом нагреве с помощью электрических источников тепла.

Основным недостатком данного устройства является недостаточная эффективность маскировки из-за невозможности устранения отрицательного контраста поверхностей объекта, находящихся в тени.

Наиболее близкой по назначению и технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство адаптивной маскировки объектов (см. патент РФ №2552978, F41Н 13/00, 2014 г.), содержащее последовательно соединенные цифровую камеру с выносным объективом, ЭВМ, устройство управления яркостью и цветом, многослойное покрытие, состоящее из последовательно расположенных слоя теплоизоляционного материала, слоя диэлектрических люминесцентных красок, нанесенных в виде цветных пятен, слоя прозрачного эмиттерного электрода в виде электроизолированных площадок, по конфигурации совпадающих с цветными пятнами, слоя прозрачного электрохромного материала, слоя твердого электролита и слоя прозрачного коллекторного электрода, при этом эмиттерные и коллекторные электроды электрически связаны с выходами устройства управления яркостью и цветом.

Основным недостатком прототипа является ограниченный диапазон условий применения при сложности технологии выполнения устройства. Действительно, в известном устройстве получение требуемого цвета покрытия осуществляется путем суммирования на сетчатке глаза (или на матрице многоэлементного приемника устройства обнаружения) цветовых стимулов от расположенных рядом трех пятен синего, зеленого и красного цветов, образующих один пиксел. Это может быть обеспечено только при условии, когда угловой размер пиксела не превышает разрешающую способность глаза или устройства обнаружения. Известно (см. Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники: Учебное пособие для вузов. Часть 2. Физиологическая оптика и колориметрия. – М.: Энергоатомиздат, 1989. - 432 с.), что разрешающая способность глаза составляет в среднем одну угловую минуту. Поэтому, например, при размере каждого цветового пятна (10*10) см² и поперечном размере пиксела 30 см это условие будет выполняться, начиная только с дальности 1000 м и более. На меньших дальностях пятна становятся различимыми и устройство неработоспособным. Для того чтобы уменьшить минимальную дальность маскировки, необходимо уменьшать размер цветных пятен, что становится проблематичным, так как над каждым пятном необходимо расположить площадку эмиттерного электрода, электрически соединенную с устройством управления яркостью и цветом.

Так, например, при размерах пятен для обеспечения маскировки объекта площадью S_о=40 м² необходимо нанести 4000 цветных пятен и выполнить столько же соединений проводников к площадкам эмиттерных электродов.

Следовательно, для расширения диапазона дальностей маскировки следует уменьшать размер пятен, что, с одной стороны, усложнит процесс их нанесения, а с другой стороны, значительно увеличит число электрических соединений устройства управления яркостью и цветом с электроизолированными площадками эмиттерных электродов. Большое количество электрических соединений снижает надежность устройства, усложняет технологию нанесения покрытия и ограничивает возможность нанесения мелких цветных пятен, что не позволяет рассчитывать на эффективность маскировки объекта на малых дальностях наблюдения.

Задачей данного изобретения является расширение диапазона дальности маскировки при одновременном упрощении технологии выполнения устройства адаптивной маскировки.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве адаптивной маскировки объектов, содержащем последовательно соединенные цифровую камеру с выносным объективом, ЭВМ, устройство управления яркостью и цветом, многослойное покрытие, состоящее из последовательно расположенных теплоизоляционного материала, слоя диэлектрических люминесцентных красок, слоя прозрачных эмиттерных электродов, слоя прозрачного электрохромного материала, слоя твердого электролита и слоя прозрачного коллекторного электрода, при этом эмиттерные и коллекторные электроды электрически связаны с выходами устройства управления яркостью и цветом, слой из диэлектрических люминесцентных красок каждого цвета выполнен из чередующихся цветных полос, равномерно заполняющих всю маскируемую поверхность объекта, а эмиттерные электроды выполнены в виде электрически соединенных полос, расположенных над полосами красок одного цвета, и электрически изолированных от полос электродов, расположенных над красками другого цвета.

Сущность изобретения заключается в том, что слой из диэлектрических люминесцентных красок каждого цвета выполнен из чередующихся цветных полос, равномерно заполняющих всю маскируемую поверхность объекта, а эмиттерные электроды выполнены в виде электрически соединенных полос, расположенных над полосами красок одного цвета, и электрически изолированных от полос электродов, расположенных над красками другого цвета.

Расширение диапазона дальности маскировки при одновременном упрощении технологии выполнения устройства адаптивной маскировки происходит за счет замены цветных пятен на чередующиеся цветные полосы, толщина которых может быть сведена до технологического минимума, что увеличивает диапазон дальностей неразличения трехцветной структуры покрытия, тем самым достигается указанный технический результат.

Такая замена пятен на полосы обеспечивается тем, что эмиттерные электроды выполняются также в виде полос, электрически соединенных между собой, расположенных над полосами красок одного цвета, и электрически изолированных от полос электродов, расположенных над красками другого цвета. При этом одновременно уменьшается количество электрических соединений устройства управления яркостью и цветом с эмиттерными электродами.

Действительно, если в прототипе в зависимости от площади маскируемой поверхности число электрических соединений проводников к площадкам эмиттерных электродов может достигать нескольких тысяч и более, то в предлагаемом устройстве их число соответствует числу используемых цветных люминесцентных красок. Так, для формирования цвета покрытия с использованием красной, зеленой и синей красок достаточно трех электрических соединений проводников к площадкам эмиттерных электродов.

Указанная выше совокупность отличительных существенных признаков, обусловленная выполнением слоя диэлектрических люминесцентных красок каждого цвета в виде чередующихся цветных полос и эмиттерных электродов в виде электрически соединенных полос, расположенных над полосами красок одного цвета, и электрически изолированных от полос электродов, расположенных над красками другого цвета, равномерно заполняющих всю маскируемую поверхность объекта, обеспечивает расширение диапазона дальности маскировки при одновременном упрощении технологии выполнения устройства адаптивной маскировки.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, идентичных всем признакам заявляемого технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявляемого изобретения условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемого устройства, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на заявляемый технический результат (упрощение устройства при одновременном расширении условий его применения)

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявляемое техническое решение промышленно применимо, так как оно может быть использовано в военно-промышленном комплексе и для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование и материалы.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство адаптивной маскировки объектов (фиг. 1) содержит последовательно соединенные цифровую видеокамеру с выносным объективом 1, ориентированным в направлении объекта и прилегающему к нему фона, ЭВМ 2, устройство управления яркостью и цветом пятен 3. Покрытие 4 состоит из теплоизоляционного материала 5, слоя 6 диэлектрических люминесцентных красок синего 7, зеленого 8 и красного 9 цветов, слоя 10, состоящего из прозрачного эмиттерного электрода 11, расположенного над красками синего цвета, прозрачного эмиттерного электрода 12, расположенного над красками зеленого цвета, прозрачного эмиттерного электрода 13, расположенного над красками красного цвета, слоя прозрачного электрохромного материала 14, слоя твердого электролита 15 и слоя прозрачного коллекторного электрода 16. Схема нанесения люминесцентных красок и прозрачных эмиттерных электродов иллюстрируется фигурой 2. Диэлектрические люминесцентные краски слоя 6 нанесены в виде чередующихся полос синего 7, зеленого 8 и красного 9 цветов, равномерно заполняющих всю маскируемую поверхность (фиг. 2а). Прозрачные эмиттерные электроды 11, расположенные над красками синего цвета, электрически соединены между собой и электрически изолированы от эмиттерных электродов 12 и 13. Прозрачные эмиттерные электроды 12, расположенные над красками зеленого цвета, электрически соединены между собой и электрически изолированы от эмиттерных электродов 11 и 13. Прозрачные эмиттерные электроды 13, расположенные над красками красного цвета, электрически соединены между собой и электрически изолированы от эмиттерных электродов 11 и 12. Три выхода электроизолированных прозрачных эмиттерных электродов 11, 12 и 13 и коллекторный электрод 16 подключены к выходам устройства 3 (фиг. 2б).

В качестве диэлектрических люминесцентных красок, выполненных в виде чередующихся цветных полос, равномерно заполняющих всю маскируемую поверхность объекта, могут быть использованы органические люминофоры, обладающие высокими яркостями свечения и быстродействием. Так, для полос синего цвета может быть использован 9, 10 дифенилантрацен; для полос зеленого цвета - 1,8-нафтоплен; для полос красного цвета - 5-(4-диметила минофенил)-2-(1,8-нафтоплен-1',2'-бензамидазолил-5)-оксазол (см. Красовицкий В.М., Болотин В.М. Органические люминофоры. М.: Химия. 1984. С. 286, 294, 296).

Слой прозрачных эмиттерных электродов (соответственно полосы 11, 12, 13) может быть выполнен из пленки SnO₂ или JnO₂ в виде электрически соединенных полос, расположенных над красками одного цвета, и электрически изолированных от полос электродов, расположенных под полосами красок другого цвета (см. Оксидные электрохромные материалы. Межвуз. сб. научн. трудов. Рига: Изд-во ЛГУ им. П. Стучки. 1981. 154 с.).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Для обеспечения маскировки объекта на произвольном фоне с помощью видеокамеры 1 регистрируют изображение объекта и прилегающего к нему фона. Полученные изображения обрабатывают на ЭВМ 2 с целью получения цветовых и яркостных характеристик объекта и фона и определения их отличий. С выхода ЭВМ 2 подаются сигналы в устройство управления яркостью и цветом 3, где формируются управляющие сигналы, которые подаются на электроизолированные полосы 10. При наличии управляющего сигнала (напряжения между полосами 10 и коллекторным электродом 16) электрохромный материал над полосами соответствующего цвета приобретает серую окраску определенной плотности, за счет чего возрастают световые потери в слое 14. При этом с помощью зарегистрированного видеокамерой 1 изображения объекта и фона в ЭВМ 2 находят такое соотношение потерь электрохромном материале над цветными полосами 7, 8, 9, чтобы цвет и яркость покрытия и фона были одинаковыми. Например, для формирования желтого цвета покрытия необходимо увеличить световые потери в слое 11 над полосой синего цвета, а для формирования зеленого цвета - над полосами синего и красного цветов.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом является более эффективном за счет расширения диапазона дальности маскировки при одновременном упрощении технологии выполнения устройства адаптивной маскировки.

Так, в прототипе при поперечном размере одного цветного пятна 10 см отдельные пятна не будут различаться, начиная с дальности 1000 м и более, и на сетчатке глаза будет происходить суммирование цветовых стимулов от цветных пятен. Однако, на расстоянии до 1000 м угловой размер таких пятен будет превышать угловую разрешающую способность глаза, равную в среднем одной угловой минуте (см. Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники: Учебное пособие для вузов. Часть 2. Физиологическая оптика и колориметрия. – М.: Энергоатомиздат, 1989. - 432 с.), пятна становятся различимыми и устройство неработоспособным.

В предлагаемом устройстве при ширине одной цветной полосы, равной 1 см, они будут не различаться глазом уже с дальности 100 м, то есть минимальная дальность маскировки по сравнению с прототипом уменьшится в 10 раз.

Одновременно при этом происходит упрощении технологии выполнения устройства адаптивной маскировки.

Так, например, при размерах пятен в прототипе для обеспечения маскировки объекта площадью S_о=40 м² необходимо нанести 4000 цветных пятен и выполнить столько же соединений проводников к площадкам эмиттерных электродов.

В предлагаемом покрытии вместо отдельных электроизолированных площадок эмиттерных электродов, совпадающих по конфигурации с цветными пятнами, используются полосы эмиттерных электродов, являющиеся электрическими проводниками. При использовании люминесцентных красок трех цветов число соединений проводников к эмиттерным электродам равно трем. За счет уменьшения числа проводников более чем на три порядка упрощается технология выполнения устройства адаптивной маскировки.