Прицельное приспособление

 

Использование: для прицельной стрельбы в дневное и ночное время, а также для корректировки огня при стрельбе из автоматического оружия. Сущность изобретения: для повышения точности прицеливания и расширения тактических характеристик прицела в коллиматорный прицел, содержащий расположенные в едином корпусе коллиматор, диафрагму, источник излучения, источник питания и выключатель, введены дополнительно телескопические системы, выполненные в отдельном корпусе и размещенные перед глазами наблюдателя до коллиматора, сведено к минимуму отношение D/D_св коллиматора прицела, где D - наружный диаметр оправы коллиматора; D_св - световой диаметр коллиматора. Источник излучения выполнен из 3N сегментов, образующих три луча, каждый из N сегментов, исходящих из общей точки пересечения, два принадлежат одной прямой и разнонаправлены, а третий перпендикулярен им, общая точка пересечения совмещена с оптической осью прицела, причем каждый сегмент подключен к источнику питания на интервал времени, пропорциональный порядковому номеру, считая от начала луча. Для возможности стрельбы ночью предусмотрено введение в телескопические системы преобразователей изображения, например ЭОПов, 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к оптическим прицелам. Может быть применено для точного прицеливания в дневное и ночное время, а также для коррекции огня при стрельбе из автоматического оружия.

Известны: коллиматорный прицел (Великобритания F 41 G 1/32 N 2154018), содержащий коллиматор, диафрагму, источник света, источник питания и выключатель. Принцип действия коллиматорного прицела основан на бинокулярном зрении человека. При любом положении глаза наблюдателя, когда его оптическая ось не совпадает с оптической осью коллиматора наблюдается смещение изображения визирной марки относительно изображения цели за счет параллакса. Это уменьшает точность прицеливания, ограничивает тактические характеристики прицела, не допускает включения в оптическую систему прицела компонентов, обеспечивающих обзор сцены с увеличением, отличным от единицы.

Аналогичные недостатки, как некомпенсированная ошибка параллакса и невозможность наблюдать сцену с оптическим увеличением отличным от единицы, присущи и оптическому прицелу коллиматорного типа (Франция F 41 G 1/33 N 2602037), который можно принять в качестве прототипа. Прицел содержит коллиматор, диафрагму, источник излучения, источник питания, выключатель.

Спортивно охотничий прицел "Барс ПО 2.5x22" (руководство по эксплуатации, изготовитель НПАО "Барс"), содержащий объектив, систему совмещения и окуляр, позволяющие видеть заданное изображение визирной марки, наложенным на увеличенное изображение обозреваемой сцены. Как недостатки можно отметить узкое поле зрения и необходимость совмещать входной зрачок глаза наблюдателя с выходным зрачком оптической системы прицела, что ухудшает тактические характеристики и не позволяет использовать прицел для коррекции огня при стрельбе из автоматического оружия.

Оптический прицел (ФРГ F 41 G 1/33 N OS 3326464) относится к классу телескопических прицелов. Обзор сцены с оптическим увеличением, отличным от единицы, осуществляется наблюдателем через оптический прицел. Для этого должны быть совмещены выходной зрачок оптической системы прицела и входной зрачок глаза. Поле зрения, обеспечиваемое телескопическими прицелами порядка 12 градусов. Ограничение поля зрения снижает тактические характеристики телескопических прицелов по сравнению с коллиматорными. Увеличение оптической системы прицела и величина его поля зрения величины зависимые. Таким образом обзор сцены невозможно осуществлять с произвольным увеличением.

Непосредственно использовать совместно с коллиматорными прицелами какие-либо системы наблюдения невозможно. Это объясняется ошибкой параллакса, возникающей при любом несоосном положении системы наблюдения и коллиматора прицела. Величина ошибки параллакса пропорциональна увеличению системы наблюдения и расстоянию между осями. Так как принцип действия коллиматорных прицелов основан на бинокулярном зрении человека, на точность прицеливания оказывают влияние и движения глаза сопровождающие процесс зрения. Это микродвижения (тремор, сакадические, дрейф), препятствующие исчезновению различий объекта во время фиксации взора, и макродвижения (смена точек фиксации, конвергенции зрительных осей и др.) [1] Это ограничивает тактические характеристики прицела и точность прицеливания.

Следует отметить, что на точность прицеливания при использовании коллиматорного прицела совместно с системой наблюдения также будет влиять форма и структура визирной марки. Так как ее значительные геометрические размеры, пропорциональные в данном случае увеличению системы наблюдения, не позволяют точно определить положение оптической оси прицела.

Стрельба из автоматического оружия связана с непрерывной вибрацией ствола. В связи с этим неприменим никакой из прицелов, где для обеспечения достоверного прицеливания требуется стабильное положение глаза наблюдателя относительно прицела.

Технический результат от использования прицела, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением, заключается в повышении точности прицеливания, улучшении тактических характеристик прицела, расширении области применения.

Для достижения данного технического результата в оптическом прицеле, выполненном в соответствии с предполагаемым изобретением, содержащем расположенные в едином корпусе коллиматор, диафрагму, источник излучения, источник питания и выключатель, введены дополнительно телескопические системы, например типа Галилея, выполненные в отдельном корпусе и размещенные перед глазами наблюдателя до коллиматора, проведена минимизация отношения D/D_св коллиматора прицела, где D наружный диаметр оправы коллиматора; D_св световой диаметр коллиматора, а источник излучения выполнен из 3N сегментов, например на основе светодиодов, образующих три луча, состоящих из N сегментов и исходящих из общей точки пересечения, при этом два луча принадлежат одной прямой и разнонаправлены, а третий перпендикулярен им, общая точка пересечения совмещена с оптической осью прицела, причем каждый сегмент подключен к источнику питания на интервал времени пропорциональный порядковому номеру, считая от начала луча.

Для возможности прицельной стрельбы или коррекции огня при стрельбе из автоматического оружия в ночное время предусмотрено введение в телескопические системы преобразователей изображения, например ЭОПов.

В настоящее время заявителю из анализа всех видов сведений, общедоступных на территории Российской Федерации, не известны оптические прицелы, в которых есть совокупность признаков, являющихся отличительными в заявляемом решении, т.е. данное техническое решение является новым. Заявляемый оптический прицел имеет изобретательский уровень, т.к. для специалиста данное техническое решение явным образом не следует из существующего уровня техники. Авторами были проведены теоретические и экспериментальные изыскания, позволившие выявить отличительные признаки, обеспечивающие достижение вышеупомянутого технического результата.

На фиг.1 представлена оптическая схема прицела; на фиг.2 выполнение источника излучения; на фиг.3 временная диаграмма свечения сегментов источника излучения; на фиг. 4 двоякое использование апертуры глаза наблюдателя; на фиг. 5 оправа коллиматора прицела, технически реализующая двоякое использование апертуры глаза; на фиг. 6 схема включения сегмента.

Оптическая система прицела (фиг. 1) содержит выполненные в отдельном корпусе светосильные, широкоугольные телескопические системы, например типа Галилея 1, которые укрепляются перед глазами наблюдателя 2 и коллиматор 3, укрепленный на стволе оружия. В формальной плоскости коллиматора 3 размещена визирная марка 4, изображение которой он строит в бесконечности.

Источник излучения, представленный на фиг. 2, выполнен из 3N сегментов. Каждый представляет из себя тонкую, протяженную светоизлучающую площадку. Сегменты образуют три луча, содержащих N сегментов и исходящих из общей точки пересечения. Два луча принадлежат одной прямой и разнонаправлены, третий перпендикулярен им. Лучи расположены так, что общая точка их пересечения совмещена с оптической осью прицела.

Как показано на фиг. 3, периферийные сегменты имеют практически непрерывное свечение. Время излучения сегментов ti по мере приближения к началу луча уменьшается. При этом период излучения всех сегментов одинаков и соответствует T.

На фиг. 4 показана возможность двоякого использования апертуры глаза. Нижняя половина световой трубки глаза наблюдателя перекрыта световой трубкой коллиматора. Верхняя половина получает информацию от цели.

На фиг. 5 D наружный диаметр оправы коллиматора. D_св световой диаметр линзы коллиматора.

Принцип действия прицела основан на бинокулярном зрении человека. Наблюдатель обозревает сцену через телескопические системы 1 (фиг. 1). При обнаружении цели в поле зрения одной из телескопических систем вводится коллиматор 3. Коллиматор 3 строит изображение визирной марки 4 в бесконечности. Прицеливание осуществляется при совмещении изображений визирной марки и цели. При любом взаимном расположении телескопической системы и коллиматора, когда их оптические оси не совпадают, возникает ошибка параллакса, величина которой пропорциональна увеличению телескопической системы и расстоянию между осями. Обеспечить необходимую точность прицеливания в данном случае возможно лишь при создании условий, когда взаимные перемещения телескопической системы и коллиматора не вызывали бы рассогласования между действительным направлением на цель и направлением оптической оси прицела, при совмещенных изображениях визирной марки и цели.

В оптической системе прицела, выполненного в соответствии с предполагаемым изобретением, проведена коррекция аберраций специального вида, которая обеспечивает компенсацию параллактического смещения визирной марки ее аберрационным смещением. Компенсация проведена для всей области перекрытия световых трубок телескопической системы и коллиматора.

Для того чтобы визирная марка точно определяла положение оптической оси прицела и не перекрывала изображение цели, необходимо согласовывать геометрические размеры марки с выбранным увеличением телескопической системы. С этой целью в прицеле источник излучения выполнен в виде визирной марки (фиг. 2) и состоит из 3N сегментов каждый из которых представляет собой тонкую протяженную светоизлучающую поверхность. Сегменты образуют три луча, состоящих из N сегментов и исходящих из общей точки пересечения. Два луча принадлежат одной прямой и разнонаправлены, а третий перпендикулярен им. Общая точка пересечения лучей совмещена с оптической осью прицела.

При фиксации взора глаза наблюдателя совершают ряд движений, сакадические, дрейф, тремор, что оказывает отрицательное влияние на точность прицеливания, так как направление взгляда наблюдателя статически неопределенно. За эти движения отвечает подкорковая структура мозга. С целью повышения точности прицеливания облегчена фиксация глаза наблюдателя в точке пересечения сегментов. Для этого каждый сегмент подключен к источнику питания на интервал времени пропорциональный его порядковому номеру, считая от начала луча. Наиболее удаленные сегменты имеют практически непрерывное свечение (фиг. 3), по мере приближения к центру скважности свечения центральных элементов во время точного прицеливания направление взгляда наблюдателя статистически более определено (Ярбус А.Л. Роль движения глаз в процессе зрения. М. Наука, 1965).

Границы области взаимоперемещения телескопической системы и коллиматора определяют диаметр входного зрачка телескопической системы и световой диаметр коллиматора прицела. При использовании светосильных телескопических систем прицел становится пригодным для коррекции огня автоматического оружия. При этом применение визирной марки, выполненный в соответствии с предлагаемым изобретением, эффективно, так как непрерывное свечение периферийных сегментов в любой момент времени позволяет судить о направлении оптической оси прицела.

Для прицеливания в ночное время в оптическую систему прицела дополнительно вводятся преобразователи изображения, например ЭОПы. При этом в оптической системе прицела не должны быть нарушены условия компенсации параллакса и получения пространственно изоморфного изображения сцены.

Оптический прицел позволяет проводить обзор сцены с произвольным увеличением. Узкое поле зрения при этом не ухудшает тактические характеристики прицела, так как изменение поля зрения осуществляется при повороте головы наблюдателя и никак не зависит от ориентации прицела. Однако возможность лишь компенсировать ошибку параллакса, но не устранить ее, не позволяет использовать такого вида прицелы для прицельной стрельбы. Это не единственная причина препятствующая такому виду использования коллиматорных прицелов.

Проведенные автором исследования выявили, что фигуры рассеяния при стрельбе одиночными выстрелами, используя для прицеливания коллиматорные прицелы, имеют характерную форму, представляющую из себя эллипс, вытянутый по горизонтали. Это объясняется спецификой бинокулярного зрения. Поле зрения одного из глаз при прицеливании перекрыто коллиматорным прицелом. При этом теряется часть информации, необходимой для правильной оценки наблюдателем глубины сцены и удаленности цели. Для восстановления целостности картины глаз, поле зрения которого перекрыто прицелом, пытается найти ту точку, на которой фиксирован дугой глаз наблюдателя, совершая в горизонтальной плоскости конвергенционные движения с увеличивающейся амплитудой. За эти движения ответственны подкорковые структуры головного мозга. Указанная причина сужает круг наблюдателей, которые могут пользоваться прицелом. Наблюдатель должен в этом случае иметь опыт бинокулярного наблюдения и не иметь отклонений бинокулярного зрения.

Эти недостатки устранимы, если наблюдатель двояко использует апертуру своего глаза (фиг. 4). Световая трубка, границы которой определены диаметром зрачка глаза, частично перекрыта световой трубкой коллиматора. За счет этого глаз наблюдателя получает дополнительно информацию от цели. Наблюдатель при этом видит изображение визирной марки, наложенное на изображение цели. Это сводит конвергенционные движения глаза, поле зрения которого было перекрыто прицелом к нулю, оба глаза наблюдателя имеют единую точку фиксации. Параллактическая ошибка устранена за счет того, что точное прицеливание осуществляют одним глазом и имеется единственное положение глаза наблюдателя относительно коллиматора прицела, когда отчетливо видны изображение цели и визирной марки. При этом наблюдатель обозревает сцену, обнаружив цель, вводит в поле зрения одного из глаз изображение визирной марки так, как он бы это делал при использовании обычного коллиматорного прицела. Это обеспечивает быструю предварительную ориентацию оптической оси на цель. Далее наблюдатель добивается, чтобы выполнилось условие двоякого использования апертуры глаза, и проводит точное прицеливание. Тактические характеристики прицела при этом приближаются к характеристикам коллиматорных прицелов, а точностные - позволяют вести прицельную стрельбу.

Полученное решение важно для всех случаев применения коллиматорных прицелов: при прицеливании, когда наблюдатель рассматривает сцену невооруженными глазами, при использовании дополнительных телескопических систем, а также телескопических систем для ночного видения. При этом к оптическим системам прицела, включающим в свой состав телескопические системы, особенно системы с преобразователями изображения, значительно понижаются требования. Отпадает необходимость исправления параллакса, что упрощает саму оптическую систему, и снимается требование получения пространственно изоморфного изображения сцены, так как возможные искажения не влияют на конечную точность прицеливания.

Техническая реализация двоякого использования апертуры глаза достигается применением оправы коллиматора, в которой сведено к минимуму отношение D/D_св, где D наружный диаметр оправы коллиматора; D_св - световой диаметр коллиматора (фиг. 5).

Формула изобретения

1. Прицельное приспособление, содержащее расположенные в корпусе коллиматор, диафрагму, визирную марку, источник излучения, источник питания и выключатель, отличающееся тем, что оно снабжено телескопическими системами, установленными в дополнительно введенном корпусе перед коллиматором, при этом отношение наружного диаметра оправы коллиматора к его световому диаметру сведено к минимуму, а визирная марка выполнена в виде трех лучей, образованных отдельными сегментами, выполненными, например, на основе светодиодов, каждый из которых подключен к источнику питания с интервалом по времени включения, пропорциональным порядковому номеру сегмента, считая от начала луча, причем два луча лежат на одной прямой и разнонаправлены, а третий перпендикулярно им, при этом точка пересечения лучей совмещена с оптической осью прицела.

2. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено преобразователями изображения, например электронными оптическими преобразователями, установленными в телескопических системах.

РИСУНКИ

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