Лазерный прицел для огнестрельного оружия

 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для повышения точности стрельбы из огнестрельного оружия. Сущность изобретения состоит в том, что в качестве излучателя используется полупроводниковый лазерный диод 8, работающий в видимом или инфракрасном диапазоне длин волн 0,63 - 0,86 мкм. Концентрация световой энергии лазера в основном пятне повышается за счет применения однолинзовой коллимирующей системы 9, выполненной в виде градиентной линзы 9 с радиальным или сфероконцентрическим распределением показателя преломления. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для повышения точности стрельбы из огнестрельного оружия.

Известен лазерный прицеп, содержащий источник питания, излучатель, коллимирующую систему, состоящую из двух линз /1/.

Недостатком известного лазерного прицела является то, что он имеет большие габариты, большой вес, непродолжительное время непрерывной работы без замены элементов питания и невысокую дальность действия.

Технической задачей изобретения является уменьшение габаритов и веса лазерного прицела, увеличение времени непрерывной работы без замены элементов питания, увеличение дальности действия, получение возможности вести прицельную стрельбу в условиях плохой освещенности и в ночное время суток в видимом и инфракрасном диапазоне длин волн 0,63 0,86 мкм.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в лазерном прицеле для огнестрельного оружия, содержащем излучатель с источником питания, коллимирующую систему, устройство выверки, кронштейн для установки прицела на оружие, коллимирующая система выполнена в виде градиентной линзы с радиальным распределением показателя преломления, определяемым из соотношения: n²(xy)=N²_o[1-(gr)²+h4(gr)⁴], где: радиус-вектор цилиндрической системы координат, N₀ показатель преломления на оси линзы, g, h числовые коэффициенты, причем расстояние от тела свечения излучателя до входной поверхности градиентной линзы определяется из соотношения: где: Z₀ длина градиентной цилиндрической линзы.

Кроме того, поставленная техническая задача решается за счет того, что в лазерном прицеле для огнестрельного оружия, содержащем излучатель с источником питания, коллимирующую систему, устройство выверки, кронштейн для установки прицела на оружие, коллимирующая система выполнена в виде плоско-выпуклой линзы со сфероконцетрическим распределением показателя преломления, определяемым из соотношения:
радиус вектор сферической системы координат, N₀ показатель преломления в точке пересечения входной поверхности линзы и ее оптической оси, t расстояние от центра кривизны поверхностей градиентной линзы с равным показателем преломления до входной поверхности линзы, N₁, N₂, N₃, N₄, N₅ числовые коэффициенты, а расстояние от тела свечения излучателя до входной поверхности градиентной линзы определяется из соотношения:

где
d толщина градиентной плоско-выпуклой линзы,
R радиус кривизны выходной поверхности линзы.

На фиг. 1 изображен лазерный прицел, закрепленный на огнестрельном оружии; на фиг. 2 продольный разрез лазерного прицела, на фиг. 3 - оптическая схема с градиентной линзой с радиальным распределением показателя преломления; на фиг. 4 оптическая схема с градиентной плоско-выпуклой линзой со сферическим распределением показателя преломления; на фиг. 5 результаты численного расчета траекторий лучей в лазерном прицеле с градиентной коллимирующей линзой, на фиг. 6 результаты численного расчета траекторий лучей в лазерном прицеле для однолинзовой коллимирующей системы из однородного стекла с минимально возможными аберрациями.

Лазерный прицел 1 закреплен на огнестрельном оружии 2. Для включения и выключения лазерного излучения служит кнопка 3, соединенная с прицелом гибким проводником 4.

Источники тока 5 помещены в пластмассовый корпус 6.

Микросхема 7 вырабатывает необходимые управляющие сигналы для генерации лазерным диодом 8 импульсного когерентного излучения, которое, проходя через однолинзовую коллимирующую систему (линза) 9 и два оптических клина 10, выходит из прицела 1 в виде параллельного пучка света. Оптические клинья 10 могут вращаться друг относительно друга и служат для выставления соосности лазерного луча и ствола огнестрельного оружия 2. Лазерный прицел 1 прикрепляется к огнестрельному оружию 2 с помощью кронштейна 11.

Распределение показателя преломления внутри градиентной линзы задается в виде ряда:
n²(x,y) = N²_o[1-(gr)²+h 4(gr)⁴],
где:
радиус-вектор цилиндрической системы координат,
N_o показатель преломления на оси линзы,
g, h числовые коэффициенты.

Расстояние от тела свечения лазерного диода 8 до входной поверхности градиентной линзы 9 определяется по формуле:

где:
Z₀ длина градиентной линзы.

На расстоянии 12 от выходного торца градиентной линзы 9 расположена мишень 12, на которой формируется световое пятно диаметром W. Кроме того, роль коллимирующей линзы 9 может выполнять градиентная плоско-выпуклая линза со сфероконцентрическим распределением показателя преломления. Распределение показателя преломления задается в виде ряда:

радиус вектор сферической системы координат,
N₀ показатель преломления в точке пересечения входной поверхности линзы и ее оптической оси,
t расстояние от центра кривизны поверхностей градиентной линзы с равными показателями преломления до входной поверхности линзы,
N₁, N₂, N₃, N₄, N₅ числовые коэффициенты.

Расстояние от тела свечения лазерного диода 8 до входной поверхности градиентной линзы 9 определяется по формуле:

где d толщина градиентной плоско-выпуклой линзы, R радиус кривизны выходной поверхности линзы.

На фиг. 5 показана мишень 12, находящаяся на расстоянии L₂ 25 м и прицельное пятно, полученное в результате попадания лучей на мишень 12. Все лучи, испускаемые лазерным диодом 8, попадают в круг диаметром W 50 мм.

Для сравнения на фиг. 6 приведены результаты, аналогичные фиг. 5, но для однолинзовой коллимирующей системы из одного стекла с минимально возможными аберрациями. Только 40% энергии лазерного излучения сконцентрировано в круге диаметром W 50 мм.

В конкретном варианте лазерного целеуказателя для видимого диапазона в качестве излучателя используется лазерный диод ИЛПН-235, мощность излучения 3 мВт, длина волны излучения 0,65 мкм, для инфракрасного диапазона ИЛПН-231, мощность 3 мВт, длина волны излучения 0384 мкм.

Градиентная линза с радиальным распределением показателя преломления имеет следующие параметры: N₀ 1,605, g 0,302 мм^-1, h4 - 0,250, Z₀ 4,00 мм, D 2,00 мм, L₁ 0,783 мм.

Градиентная линза со сфероконцентрическим распределением показателя преломления имеет следующие параметры:
N₀ 1,59571, N₁ -0,038029 мм^-1,
N₂ -0,024821 мм^-2, N₃ -0,170858 мм^-3,
N₄ 0,283889 мм^-4, N₅ -0,128553 мм^-5,
R -4,207 мм, d 1,00 мм, t -3,207 мм.

Формула изобретения

1. Лазерный прицел для огнестрельного оружия, содержащий излучатель с источником питания, коллимирующую систему, устройство выверки, кронштейн для установки прицела на оружие, отличающийся тем, что коллимирующая система выполнена в виде градиентой линзы с радиальным распределением показателя преломления, определяемым из соотношения
n²(x,y)=N²_o[1-(gr)²+h4(gr)⁴],
где радиус-вектор цилиндрической системы координат;
N_o показатель преломления на оси линзы;
g и h числовые коэффиценты,
причем расстояние L₁ от тела свечения излучателя до входной поверхности градиентной линзы определяется из соотношения

где Z_o длина градиентной цилиндрической линзы.

2. Лазерный прицел для огнестрельного оружия, содержащий излучатель с источником питания, коллимирующую систему, устройство выверки, кронштейн для установки прицела на оружие, отличающийся тем, что коллимирующая система выполнена в виде плоско-выпуклой линзы со сфероконцентрическим распределением показателя преломления, определяемым из соотношения

где радиус-вектор сферической системы координат;
N_o показатель преломления в точке пересечения входной поверхности линзы и ее оптической оси;
t расстояние от центра кривизны поверхностей градиентной линзы с равным показателем преломления до входной поверхности линзы;
N₁ N₅ числовые коэффиценты,
а расстояние L₁ от тела свечения излучателя до входной поверхности градиентной линзы определяется из соотношения

где d толщина градиентной плоско-выпуклой линзы;
R радиус кривизны выходной поверхности линзы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6