CC BY
27
УДК 681.78:681.7.03
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ЗРЕНИЯ ОТ ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ ЯРКОЙ ВСПЫШКИ
Артем Сергеевич Борцов
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант кафедры наносистем и оптотехники, тел. (923)730-89-14, e-mail: [email protected]
Игорь Олегович Михайлов
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры наносистем и оптотехники, тел. (383)344-29-29, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрена актуальность системы защиты от поражающих факторов яркой вспышки. Рассмотрены известные системы защиты. Представлена принципиальная схема и принцип действия устройства.
Ключевые слова: система защиты, орган зрения, яркая световая вспышка, жидкие линзы, принцип действия устройства.
THE PRINCIPAL SCHEME OF THE DEVICE SYSTEM FOR THE PROTECTION OF ORGANS OF VISION FROM THE DESTRUCTIVE FACTORS OF THE BRIGHT FLASH
Artem S. Bortsov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., undergraduate of the Department of Nanosystems and Optical Engineering, tel. (923)730-89-14, e-mail: [email protected]
Igor O. Mikhailov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., associate Professor of the Department of nanosystems and optical engineering, tel. (383)344-29-29, e-mail: [email protected]
In the article the urgency of the system of protection against the damaging factors of a bright flash is considered. Known protection systems are considered. The basic scheme and principle of the device operation is presented.
Key words: protection system, the organ of vision, a bright light flash, liquid lenses, the principle of the device.
В последнее десятилетие, при разработке концепции современных войн, в ведущих странах военные специалисты отмечают, что придается все большее значение созданию принципиально новых видов оружия. Его отличительной чертой является поражающее действия на людей, не приводящее к смертельным исходам. К этому виду относят оружие, которое способно нейтрализовать или лишать противника возможности вести активное сопротивление или боевые действия без летального действия на человека либо разрушения материаль-
ных ценностей. К поражающему оружию органов зрения относится такое оружие как лазерное и источники некогерентного яркого света. В связи с этим фактом, в наше время система защиты органов зрения от таких видов оружия является крайне актуальной.
Говоря о разработке системы защиты от поражающих факторов яркой вспышки, одной из важных задач было изучить, как и с каким успехом работают уже известные системы защиты, так же сопоставить все плюсы и минусы этих устройств.
Надежную защиту органов зрения от сверх ярких источников светового излучения осуществляют динамические средства защиты. Динамические средства защиты можно разделить на средства прямого и косвенного действия. В динамических средствах прямого действия световой луч, действуя на светочувствительный материал, практически мгновенно изменяет его оптическую плотность. После снятия светового излучения материал быстро восстанавливает начальную прозрачность. В устройствах косвенного действия световой луч воздействует на датчик, в котором световой импульс превращается в электрический сигнал, приводящий в исполнение защитный механизм. Важной характеристикой всех средств защиты от яркого светового излучения является время срабатывания. Оно не должно превышать время мигательного рефлекса человека, который приблизительно равен 10-3 с.
Наиболее известны такие системы защиты как: фотохромные светофильтры, галоидосеребряное фотохромное стекло, термофотохромные светофильтры, многослойные светофильтры, инжекционно-графитовые и инжекционно-жидкостные затворы, затвор с электродинамическим приводом, электрооптические затворы, жидкокристаллические промежуточные светофильтры на основе твист-эффекта [1].
В последние годы значительно возрос интерес к оптическим системам с жидкими (жидкостными) линзами, основанными на различных физических принципах. В частности, их применение может оказаться эффективным в измерительной и медицинской технике, дистанционно управляемых устройствах систем безопасности, в камерах мобильных устройств и др.
К настоящему времени известны различные принципы формирования жидких линз и способы управления их основными оптическими параметрами (радиусами кривизны и фокусным расстоянием): 1) на гидравлической основе, 2) на управляемых жидких кристаллах, 3) на центробежном эффекте, 4) с механическим изменением диаметра, 5) с использованием действия внешнего электрического поля, 6) на эффекте электросмачивания [2-4].
В дополнение к известным на сегодняшний день основным системам защиты от поражающих факторов яркой вспышки предлагается оригинальная система защиты на основе жидких линз, которые в момент воздействия яркой вспышки изменяют свои оптические характеристики (оптическую силу). Предполагается, что предлагаемая система будет многоразового использования и защищать как от площадных, так и от точечных световых излучений.
В качестве «ослепляющих» источников оптического излучения могут выступать не только точечные, но и площадные источники, такие как мощные осветительные системы, мощные вспышки взрывов, Солнце, попавшее в поле зрения наблюдательной оптической системы и т. п. Длительность светового воздействия подобных источников излучения может лежать в диапазоне от сотых долей секунды до десятков секунд. Поэтому эффективная защита фотоприемных устройств и глаза человека может быть построена на свойствах жидких линз изменять свою оптическую силу под действием тока.
На рисунке приведен вариант оптической системы наблюдательного оптико-электронного прибора с защитой от «ослепления» площадным источником излучения, построенной на жидких линзах.
Рис. Оптическая система на жидких линзах с переменным увеличением для защиты органов зрения и приемников излучения от ярких вспышек
Яркая вспышка излучения фиксируется фотодиодом, входящим в схему управления жидких линз окуляра (объектива), который формирует управляющий сигнал, переводящий состояние жидкого оптического компонента из собирающего в рассеивающий с большой оптической силой. В этот момент на единицу площади за окуляром наблюдается резкое снижение светового потока, что исключает поражения органов зрения наблюдателя. В момент прекращения светового воздействия жидкий оптический компонент с высокой скоростью возвращается в исходное состояние, что имеет исключительно важное значение для систем непрерывного наблюдения и обеспечивает лишь кратковременную потерю цели из поля зрения прибора.
При оснащении визуальных наблюдательных приборов, например, биноклей, танковых наблюдательных приборов, прицелов различного вида, окуляра-
ми с использованием жидких линз обеспечивается надежная защита глаз человека от ослепления. Однако в этом случае требуются дополнительные исследования и работа над усовершенствованием конструкции существующих жидких линз. В первую очередь, следует обратить внимание на увеличение эффективного диаметра жидких линз, или включить их в оптическую схему окуляра, построенного на традиционных оптических элементах, что требует разработки новых оптических схем визуальных приборов [5].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пивовар Р. М., Снурников А. С. Поражающее действие ярких вспышек светового излучения и средства защиты от него // Оптический журнал. - 2000. - Т. 67, № 9.
2. Ефремов В. С., Макарова Д. Г., Шлишевский В. Б. Использование насадной жидкой линзы для изменения переднего отрезка объектива видеокамеры робототехнических устройств // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2015» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 2. - С. 80-83.
3. Голицын А. В., Ефремов В. С., Шлишевский В. Б. Некоторые варианты оптических систем на основе жидкостных элементов // Сборник трудов XI Международной конференции «Прикладная оптика-2014». - СПб. : Оптическое общество им. Д.С. Рождественского, 2014. -Т. 3. - С. 55.
4. Жидкие линзы - новая элементная база оптических и оптико-электронных приборов / А. В. Голицын, В. С. Ефремов, И. О. Михайлов, Н. В. Оревкова, Б. В. Федоров, В. Б. Шлишевский // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2015» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 1. - С. 7-11.
5. Михайлов И. О., Шлишевский В. Б. Устройство и метод юстировки жидколинзовых систем// Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2015» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 2. - С. 171-173 .
© А. С. Борцов, И. О. Михайлов, 2017
