Голографический коллиматорный прицел

Изобретение относится к коллиматорным оптическим прицелам для легкого стрелкового оружия и предназначено для формирования прицельного знака в бесконечности с помощью голограммного оптического элемента. Голографический коллиматорный содержит последовательно установленные на оптической оси лазерный диод, коллимирующую систему, голограммный оптический элемент, при этом голограммный оптический элемент выполнен в виде объемной высокоселективной фазовой голограммы на фото-термо-рефрактивном стекле. Техническим результатом изобретения является минимизация влияния температурного дрейфа длины волны излучения лазерного диода, приводящего к смещению прицельного знака. 1 ил.

 

Изобретение относится к голографическим коллиматорным прицелам для ручного спортивного или боевого стрелкового оружия, формирующим мнимое изображение прицельного знака в бесконечности с помощью голограммного оптического элемента (ГОЭ).

Обычные коллиматорные оптические прицелы представляют собой длиннофокусный объектив, в фокальной плоскости которого формируется прицельная марка, подсвечиваемая источником света, изображение которой в свою очередь рассматривается глазом стрелка непосредственно (открытая схема коллиматорного прицела) или через окуляр (закрытая схема коллиматорного прицела). Коллиматорные прицелы, как и классические оптические прицелы, состоят из корпуса, оптической и механической систем. Основное отличие коллиматорных прицелов от классических оптических состоит в том, что изображение прицельной марки в поле зрения стрелка у них формируется оптической системой в виде пучка параллельных лучей, имитирующих бесконечно удаленную точку. При этом стрелку кажется, что изображение прицельной марки вынесено на бесконечность и его фокальная плоскость совпадает с плоскостью цели. Поэтому коллиматорные прицелы в гораздо меньшей степени, чем классические оптические прицелы, подвержены эффекту параллакса. Стрелок может смещать голову от оси прицеливания, но если перемещения находятся в пределах апертуры объектива (открытая схема) или окуляра прицела (закрытая схема), то прицельная марка будет оставаться наведенной на цель. Принцип формирования прицельной марки коллиматорного прицела позволяет осуществлять прицеливание при наблюдении объекта обоими глазами, т.к. для наблюдения изображения прицельного знака не требуется переаккомодации глаза. Это в свою очередь позволяет быстро производить прицеливание путем совмещения прицельной марки с целью, а также контролировать окружающую стрелка обстановку. Конструкция некоторых коллиматорных прицелов позволяет использовать их совместно с увеличителями (увеличение самого коллиматорного прицела равно единице) и приборами ночного видения.

При всех своих достоинствах существующие коллиматорные прицелы на основе традиционных оптических элементов имеют ряд недостатков, а именно:

1) ограничение по апертуре, определяемое размером окуляра прицела;

2) необходимость использовать в конструкции прицела высококачественный объектив для формирования пучка параллельных лучей;

3) необходимость использовать миниатюрную высококачественную маску, формирующую вид прицельной марки;

4) формирование бликов в сторону цели от источника света;

5) наличие окраски поля зрения (апертуры) из-за использования просветляющих покрытий оптических элементов;

6) вероятность потери видимости прицельной марки при частичном загрязнении или повреждении объектива и/или окуляра прицела;

Использование голограммного оптического элемента в схеме коллиматорного прицела позволяет преодолеть вышеуказанные недостатки существующих коллиматорных прицелов, а также упростить конструкцию прицела за счет уменьшения количества, массы и габаритов используемых в нем оптических элементов.

В патенте (РФ №2034321, опубл. 30.04.95) описано устройство голограммного коллиматорного прицела, содержащего голограммный оптический элемент, при подсветке которого лазерным излучением в бесконечности восстанавливается прицельная марка. Отличительная особенность данного прицела состоит в том, что голограммный оптический элемент является отражательным и синтезирован из оптически прозрачных слоев с разными показателями преломления. Это же является и главным недостатком данной системы, поскольку подсветка голограммного оптического элемента осуществляется под малым углом (менее 10°) в направлении цели, в результате чего часть излучения проходит через голограммный оптический элемент и демаскирует стрелка.

В патенте (США №5483362, опубл. 09.01.96) представлена схема голограммного коллиматорного прицела, в котором все элементы установлены в отдельных креплениях на общем основании. Схема содержит лазерный источник, линзу, ахроматизатор и голограммный оптический элемент. Линза формирует параллельный пучок, а ахроматизатор обеспечивает постоянство положения прицельного знака при смещении длины волны излучения лазерного источника, вызванном температурными колебаниями. Также в прицеле предусмотрены регулировка яркости и юстировка для выверки положения прицельного знака. Для уменьшения размеров прицела предложены различные оптические схемы, содержащие призмы. Недостатком данной схемы является то, что все компоненты расположены на одной прямой, вследствие чего существенно увеличивается продольный габарит прицела и его невозможно использовать на пистолете, а большое количество юстировок усложняет конструкцию и процесс настройки всего прицела.

В схеме прицела, представленной в патенте (РФ №2355989, опубл. 20.05.09), последовательно установлены: лазерный диод, поворотное зеркало, коллимирующий объектив, две ахроматизирующие дифракционные решетки, голограммный оптический элемент. Две дополнительные ахроматизирующие дифракционные решетки обеспечивают стабильность углового положения прицельной метки при температурном дрейфе длины волны считывающего излучения. Недостатком данной схемы является необходимость записи ахроматизирующих дифракционных решеток, а наличие двух дополнительных элементов усложняет конструкцию.

Наиболее близким из аналогов к предлагаемому голографическому коллиматорному прицелу является принятый в качестве прототипа прицел, описанный в патенте (США №6490060, опубл. 03.12.2002). В этом патенте оптическая схема прицела включает в себя последовательно установленные вдоль оптической оси лазерный диод, коллимирующую систему, голограммный оптический элемент. Коллимирующая система выполнена в виде внеосевого сферического зеркала с двумя сферическими поверхностями с различными радиусами кривизны, причем на передней сферической поверхности нанесено просветляющее покрытие (на соответствующую длину волны лазерного излучения), а на заднюю сферическую поверхность нанесено отражающее (обычно алюминиевое) покрытие. Радиусы кривизны и показатель преломления оптической детали коллимирующего зеркала рассчитаны на минимум сферической аберрации. Также в схеме прицела присутствует голограммная отражающая дифракционная решетка, которая предназначена для компенсации изменения длины волны излучения лазерного диода, вызванного изменением температуры прицела и окружающей его среды. Голограммный оптический элемент устанавливается между двумя плоскими оптическими стеклами, служащими для защиты от пыли, царапин и других воздействий.

Недостатком указанного голографического коллиматорного прицела является наличие дополнительных элементов в оптической схеме прицела, что приводит к возникновению аберраций и искажениям при восстановлении прицельного знака в бесконечности, а также увеличивает вес и стоимость изделия. При этом компенсация ухода углового положения прицельного знака с помощью ахроматизирующей отражающей дифракционной решетки может быть осуществлена только для конкретных углов падения лазерного излучения на дифракционную решетку, а не для всего диапазона изменения углов падения.

Задачей изобретения является повышение точности голографического коллиматорного прицела, уменьшение искажений при восстановлении голограммы прицельного знака, минимизация габаритов прицела.

Техническим результатом, за счет которого решается поставленная задача, является минимизация влияния температурного дрейфа длины волны излучения лазерного диода, приводящего к смещению прицельного знака.

Технический результат достигается за счет того, что голографический коллиматорный прицел, содержащий последовательно установленные на оптической оси лазерный диод, коллимирующую систему, голограммный оптический элемент, отличается тем, что голограммный оптический элемент выполнен в виде объемной высокоселективной фазовой голограммы на фото-термо-рефрактивном стекле.

Сущность изобретения поясняется на фиг., где представлена оптическая схема голографического коллиматорного прицела в соответствии с заявляемым изобретением. Голографический коллиматорный прицел состоит из лазерного диода 1, коллимирующей системы 2 и голограммного оптического элемента 3. В представленом варианте оптической схемы голографического коллиматорного прицела, голограммный оптический элемент 3 выполнен в виде объемной высокоселективной фазовой голограммы на фото-термо-рефрактивном стекле.

Устройство работает следующим образом. Излучение лазерного диода 1 проходит через коллимирующую систему 2, которая формирует параллельный пучок с требуемой степенью расходимости, затем сформированный параллельный пучок падает на голограммный оптический элемент 3, который осуществляет спектральное ограничение падающего излучения и формирует мнимое изображение прицельного знака.

В качестве голограммного оптического элемента используется высокоселективная объемная голограмма записанная на фото-термо-рефрактивном стекле. Данный материал обладает высокими термической и химической стойкостью, сравнимой со стеклом К8, что позволяет использовать его без каких-либо защитных покрытий. Голограммы, записанные на данном материале, обладают высокой стабильностью, не подвержены старению и сохраняют свои свойства при нагреве до 400°С. Благодаря отсутствию поглощения в видимой области спектра, данный материал позволяет получать чисто фазовые, объемные, высокоселективные голограммы с высоким пропусканием и высокой дифракционной эффективностью. Так как голограммный оптический элемент выполнен в виде фазовой объемной голограммы, то условия рефракции излучения на данной структуре определяется условием Брэгга. В такой голограмме при несоответствии параметров считывающего излучения (длины волны и угла падения) условиям Брэгга происходит падение интенсивности до 0% в соответствии со значением параметра расфазировки ξ. Для голограммы с дифракционной эффективностью, равной 100%, значение параметра ξ, соответствующее падению интенсивности дифрагированного излучения до 0%, равно 2.7.

ξ - параметр расфазировки, δ - отклонение от угла Брэгга, λ - длина волны считывания, θ - угол Брэгга, Т - эффективная толщина голограммы, n - показатель преломления.

С учетом того, что угол падения считывающего голограмму излучения фиксирован оптической схемой прицела, то параметр расфазировки характеризуется лишь отклонением от длины волны считывающего излучения и выражение для параметра расфазировки принимает следующий вид:

Δλ - отклонение от длины волны считывания.

С учетом вышеуказанной формулы можно рассчитать, при каком отклонении от заданной длины волны считывания голограммы происходит падение интенсивности до 0%. Эффективная толщина используемой в настоящем изобретении голограммы соответствует 2500 мкм. Показатель преломления фото-термо-рефрактивного стекла составляет 1.498, а угол сведения пучков при записи голограммного оптического элемента составляет 60 градусов. С учетом вышеописанных данных и параметра расфазировки, соответствующего падению интенсивности до 0%, спектральная селективность голограммного оптического элемента, полученного на фото-термо-рефрактивном стекле, составляет 0.07 нм. Это значит, что при смещении длины волны считывающего излучения на рассчитанную предельную величину происходит смещение прицельного знака на 0.5 угловых минут, что существенно меньше разрешающей способности человеческого глаза и соответствует смещению изображения прицельного знака в плоскости прицеливания, удаленной на 100 метров, на 1,5 см. Ключевой особенностью данного решения является использование высокоселективной голограммы. Данная селективность достигается благодаря большой эффективной толщине голограммы. Фото-термо-рефрактивное стекло в отличие от других голографических материалов позволяет получать голограммы с эффективной толщиной, превышающей 2000 мкм, что в сумме со значением изменения показателя преломления, соответствующим величинам порядка ~1×10-3, позволяет получать элементы со спектральной селективностью в несколько ангстрем.

Таким образом, при использовании объемной фазовой голограммы отпадает необходимость в компенсации дрейфа длины волны излучения лазерного диода, вызванного изменением температуры. Замена среды для записи голограммного оптического элемента на фото-термо-рефрактивное стекло позволяет избавиться от защитных элементов на голограмме, тем самым повышая качество восстанавливаемого изображения, так как отсутствует паразитная интерференция между защитными поверхностями.

Голографический коллиматорный прицел, содержащий последовательно установленные на оптической оси лазерный диод, коллимирующую систему, голограммный оптический элемент, отличающийся тем, что голограммный оптический элемент выполнен в виде объемной высокоселективной фазовой голограммы на фото-термо-рефрактивном стекле.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к прицельным устройствам для оружия. Недискретное пассивное устройство взятия упреждений характеризуется парой линий, расположенных напротив друг друга относительно вертикальной оси и имеющих такое искривление, что угловое расстояние от вертикальной оси до каждой из линий на уровне любого угла прицеливания равно угловому размеру упреждения по цели, движущейся на определенной скорости под определенным углом к направлению стрельбы на дальности стрельбы для этого угла прицеливания с учетом поправки на деривацию.

Изобретение относится к области оружейной техники и может быть использовано в стрелковом оружии, оснащенном лазерным целеуказателем (ЛЦУ). Пистолет с ЛЦУ имеет в своем составе находящийся в рукоятке магазин с патронами, спусковой крючок, тягу спускового крючка, шептало, курок, лазерный модуль, элемент питания и переключатель.

Недискретное пассивное прицельное приспособление относится к прицельным приспособлениям для оружия и характеризуется парой линий, расположенных напротив друг друга относительно вертикали и имеющих с учетом поправки на деривацию такое искривление, что угловое расстояние между ними по горизонтали на глубине любого угла прицеливания равно угловой ширине штатной цели на дальности стрельбы для этого угла прицеливания.
Изобретение относится к переносным и передвижным пусковым устройствам и к боевым ракетам, а именно к гранатометам всех калибров, к пусковым установкам наземного и воздушного базирования, к снайперским винтовкам, к артиллерии при стрельбе в условиях визуальной видимости.

Изобретение относится к устройствам закрепления, например, приборов наведения на оружии и может быть использовано для расширения их применяемости. .

Изобретение относится к области вооружения и военной техники, в частности к прицельно-поисковым системам операторов вооружения. .

Изобретение относится к прицельным приспособлениям и может быть использовано в стрелковом оружии. .

Изобретение относится к стрелковому оружию, в частности к открытым механическим прицелам. .

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения. .

Изобретение относится к регулируемому прицельному приспособлению для ручного огнестрельного оружия с одним стволом или пучком стволов, в частности, для ружья. .

(54) Изобретение относится к голографическим коллиматорным прицелам, формирующим мнимое изображение прицельного знака в бесконечности с помощью голограммного оптического элемента (ГОЭ). Голографический коллиматорный прицел включает в себя смонтированные в корпусе прицела последовательно установленные по ходу оптического луча лазерный диод, диафрагму, поворотное плоское зеркало, внеосевое сферическое коллимирующее зеркало, голограммную дифракционную решетку и голограммный оптический элемент, формирующий мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания, а параметры элементов оптической системы взяты из условия: - r1/r2=0,5÷5, где: r1 и r2 - соответственно радиусы кривизны передней и задней поверхностей коллимирующего отражателя; - предел отражающей дифракционной решетки m=1÷3; - количество штрихов отражающей дифракционной решетки на мм N=600÷2400; причем расстояния между оптическими элементами составляют соответственно: A=5÷30 мм; B=20÷250 мм; A+B=30÷280 мм; B/A=0,6÷50; C=15÷240 мм; B>C; (A+B)/С=1,1÷2; D зависит от положения выходного окна и угла отражения лучей от решетки, и при этом D=5÷200 мм, где: A, B, C, D - расстояния по оптической оси соответственно между оптическими элементами: лазерный диод - плоское зеркало, плоское зеркало - коллимирующий отражатель, коллимирующий отражатель - голографическая отражающая дифракционная решетка, голографическая отражающая дифракционная решетка - голограммный оптический элемент. Техническими результатами изобретения являются определение доверительных интервалов оптической системы голографического коллиматорного прицела, при соблюдении которых подобная система с разной эффективностью может иметь решение; определение оптимального соотношения исполнительных размеров оптической системы прицела для разных типоразмеров; выбор оптимальной компоновки оптических элементов в цилиндрическом корпусе голографического коллиматорного прицела; применение сферического отражающего зеркала, у которого радиусы отражающей (задней) поверхности и пропускающей (передней) поверхности имеют разные размеры для устранения аберраций; применение диафрагм разного типа и формы для ограничения светового потока от светодиода и формирования нужного по форме «пятна» освещения голографического элемента, что позволяет применять стандартные (серийно выпускаемые) светодиоды и разные параметры выходных окон; использование цилиндрического внешнего корпуса с целью повышения стойкости к внешнему удару, в том числе за счет устранения плоских поверхностей, внешний вид цилиндрического по форме прицела более удобен в сочетании с совместной работой увеличительных насадок и приборов ночного видения, имеющих также цилиндрическую форму, возможность изменения размеров прицела за счет установления доверительных интервалов соотношения размеров элементов оптической системы, что кроме того делает прибор более технологичным для производства. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к стрелковому оружию, в частности к оптическому прицелу и оружию для него. Прицел выполнен с оптической осью окуляра, смещенной вниз относительно объектива. Оружие для прицела содержит ствол, прицел, ручки и приклад. Оружие имеет откидной или постоянный второй приклад, расположенный ниже основного. В другом варианте оружие имеет управляемый дульный тормоз, имеющий открываемое вверх основное или дополнительное окно. В другом варианте оружие имеет одну оптическую часть объектива и сменные по крайней мере две насадки из четырех: окулярная, телевизионная, тепловизионная и ночного видения. Достигается повышение компактности и функциональности оружия. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к прицельному устройству, в частности к электронному прицельному устройству с получением изображений, предназначенному для огнестрельного оружия. Электронное прицельное устройство содержит комплект объектива для захвата оптического изображения заданной цели; датчик изображения для преобразования в электрические сигналы оптического изображения, захваченного объективом; процессор для приема преобразованных сигналов и обработки их и других данных; память для хранения различных программ и данных и сенсорный экран для операций по определению и регулировке градуировки, причем сенсорный экран выполнен с возможностью отправки соответствующей информации в процессор после приема операционных команд от пользователей, а также приема и выполнения команд из процессора, причем данные содержат данные о положении отверстия от первой пули на оптическом изображении, полученные посредством произведения выстрела первой пулей в направлении заданной цели, причем процессор выполнен с возможностью корректировки градуировки для осуществления выстрела второй пулей согласно данным о положении отверстия от первой пули на оптическом изображении так, чтобы улучшить точность прицела. Техническим результатом заявленного изобретения является усовершенствование электронного прицельного устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к приспособлениям для крепления дополнительных приспособлений, в частности оптических прицелов, к стрелковому оружию. Кронштейн для крепления дополнительных приспособлений к колодке прицела стрелкового оружия, содержащий планку, имеющую сквозное, по существу, вертикальное отверстие для винта, винт и гайку, образующих винтовую пару, характеризующийся тем, что верхняя часть планки имеет продольные боковые выступы для крепления дополнительных приспособлений, нижняя часть планки имеет ширину, позволяющую ей входить в колодку без зазора между боковыми поверхностями нижней части планки и боковыми поверхностями колодки, и такую высоту, что при установке на колодку между нижней поверхностью планки и колодкой остается зазор для гайки, передняя поверхность нижней части планки имеет уклон и выполнена, по меньшей мере, частично конгруэнтной внутренней поверхности передней части колодки, гайка имеет кромки по бокам, выполненные таким образом, что они могут заходить в продольные пазы, расположенные изнутри в нижней части колодки, слева и справа. Технический результат - крепление кронштейна производится без использования винтов, продеваемых через проушины штатной колодки прицела и работающих на срез при отдаче. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к открытым прицелам для стрелкового оружия и предназначено для высокоточной стрельбы днем и в условиях ограниченной видимости. Технический результат - единое исполнение прицела как для стрельбы днем, так и в условиях ограниченной видимости, уменьшение габаритов, облегченная установка и крепление. Открытый прицел для стрелкового оружия имеет в качестве переднего прицела операционный экран (1) в жестком корпусе со шкалой боковых поправок (6) и двухмерной шкалой (8) определения дальности до цели, а в качестве заднего прицела - точку прицеливания. Прицел выполнен с возможностью перемещения в зависимости от ведущего глаза стрелка. С помощью винта с обратной двухсторонней резьбой осуществляется регулировка положения операционного экрана по высоте. Деления шкалы боковых поправок операционного экрана выполнены в виде равнобедренного треугольника с вершиной 68°53' и снабжены светодиодами с пониженным свечением. Задний прицел также выполнен в виде равнобедренного треугольника с вершиной 68°53' и снабжен светодиодом. Для визирования прицела по высоте используется либо нить накаливания, либо удлиненный светодиод. Размещенный в корпусе прицела блок питания содержит постоянный и переменный резисторы. 5 ил.

Группа изобретений относится к вооружению, а именно к корпусу (1) ручного огнестрельного оружия и монтажному приспособлению (4) для съемного крепления прицела на ручном огнестрельном оружии. Монтажное приспособление (4) для съемного крепления прицела на ручном огнестрельном оружии снабжено поддерживающим устройством (14). Поддерживающее устройство (14) содержит зажимные колодки (17, 19) и блокиратор (10) отдачи. Блокиратор (10) отдачи включает два элемента (28) зацепления, расположенные напротив друг друга. Блокиратор (10) отдачи с элементами (28) зацепления выполнен в виде мостика, охватывающего среднюю перемычку (13). Корпус (1) ручного огнестрельного оружия содержит крепежное устройство (6, 9) для монтажного приспособления (4). Крепежное устройство (6, 9) имеет две выемки (9), расположенные на расстоянии друг от друга и отделенные друг от друга средней перемычкой (13), для зацепления с двумя расположенными на расстоянии друг от друга элементами (28) зацепления блокиратора (10) отдачи. Технический результат заключается в повышении стабильности и точности крепления прицела при повторной установке прицела. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Сущность способа контроля бокового наклона оружия оптическим прицелом состоит в следующем. Стекло каретки оптического прицела имеет полость, в частности тороидальную полость, в которой находится оптически непрозрачное тело, например капля ртути с возможностью свободного перемещения внутри полости. Объем тела выбирается таким, что при горизонтальном положении прицела тело занимает часть поля зрения прицела, не затеняет элементы сетки прицеливании. При прицеливании стрелок ориентирует вертикальную и/или горизонтальную линию/линии сетки прицела так, чтобы она/они делила/делили тело на равные части. Как вариант в тороидальную полость стекла прицела может дополнительно помещаться твердое тело с заостренным выступом, по которому ориентируется вертикальная линия сетки прицела. При этом материал твердого тела выбирается с меньшей плотностью, чем ртуть, поэтому оно будет плавать на капле ртути.
Наверх