Тепловизионный прицельный комплекс и узел фокусировки тепловизионного прицельного комплекса

Изобретение относится к тепловизионным прицельным комплексам и их элементам. Технический результат - повышение надежности работы и долговечности службы устройства. Комплекс выполняет функции прицела, тепловизора, дальномера и баллистического вычислителя. Тепловизионный прицельный комплекс содержит герметичный корпус (1), в котором установлены германиевый объектив (2), тепловизионный модуль (3), связанный с вычислительным устройством, подключенным к электронному дисплею (4) для вывода видеоизображения, узел фокусировки (5) с ручкой и окуляр (6). Германиевый объектив жестко закреплен в корпусе. Узел фокусировки (5) выполнен с возможностью перемещения тепловизионного модуля вдоль оптической оси неподвижного объектива. Узел фокусировки содержит корпус узла фокусировки (8) с направляющей (14) и вал (10) с эксцентриком (11), расположенный перпендикулярно направляющей. На направляющей установлена каретка (12) для тепловизионного модуля, имеющая возможность продольного перемещения. Основание каретки взаимодействует с эксцентриком вала, обеспечивающим перемещение каретки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения, более конкретно, к тепловизионным прицельным комплексам и их элементам.

Известны тепловизионные прицелы различных конструкций (GB 2391924, 2004 г.; US 6012376 А, 2000 г.; US 5100218 А, 1992). Однако известные тепловизионные прицелы обладают ограниченными функциональными возможностями.

Ближайшим аналогом изобретения является комбинированный прицел с лазерным дальномером, содержащий визирно-приемный канал, включающий первый объектив, оптически связанный посредством первого спектроделителя с фотоприемным устройством для регистрации отраженного от объектов излучения лазерного дальномера и с последовательно расположенными системой фокусировки и первой ПЗС-матрицей, коммутирующее устройство, электронный формирователь прицельной марки и монитор, передающий канал, содержащий оптически связанные лазерный излучатель, телескопическую систему, состоящую из окуляра спектроделителя, второго объектива, расположенных на одной оптической оси, оптический компенсатор и ромбическую отражательную призму, а также оптически связанные со вторым спектроделителем плоское зеркало, проекционную оптическую систему и вторую ПЗС-матрицу. Система фокусировки выполнена в виде одиночной линзы или группы линз, которые установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси первого объектива, кинематически связанного с подвижным элементом, в котором закреплена линза или группа линз (патент RU 2313116, 2007 г.)

Для второго объекта изобретения - узла фокусировки прицела ближайшим аналогом является механизм перемещения оптических компонентов с целью изменения фокусного расстояния или фокусировки (RU 2176408, 2001 г.), обеспечивающий постоянную выборку зазоров и исключающий необходимость в поднастройках. Механизм включает резьбовые сопрягающиеся детали соответственно с внутренней и с наружной резьбовыми поверхностями, причем одна из резьбовых деталей имеет сквозные пазы для размещения средств поджима резьбовых поверхностей друг к другу. В резьбовой детали выполнено не менее трех продольных сквозных пазов, соосных с резьбовой поверхностью, в поперечном направлении каждый из пазов с одного конца снабжен прорезью, соединяющей паз с резьбовой поверхностью. На резьбовой поверхности напротив другого конца каждого из пазов выполнены лыски, удаляющие часть резьбовых выступов. Средства поджима резьбовых поверхностей выполнены в виде упругих элементов, которые имеют вид пружинных пластин, снабженных поперечными прорезями, с отгибкой одного конца.

Недостатками описанных выше аналогов является то, что в процессе фокусировки необходимо перемещать оптические компоненты устройства, вследствие чего невозможно обеспечить его стабильную работу в течение длительного времени из-за неизбежного возникновения люфтов, что свойственно любой механической системе и нежелательно для высокоточного оптико-электронного прибора, которым является тепловизионный прицельный комплекс. При этом конструкция достаточно сложна.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение надежности работы и долговечности службы прицельного комплекса за счет исключения перемещения оптических компонентов прицела.

Поставленная задача решается за счет того, что в герметичном корпусе тепловизионного прицельного комплекса установлены германиевый объектив, тепловизионный модуль, обеспечивающий преобразование теплового изображения, получаемого объективом, в электрический сигнал и связанный по информационному каналу с вычислительным устройством, подключенным к электронному дисплею для вывода видеоизображения, узел фокусировки с ручкой, выведенной на боковую наружную поверхность герметичного корпуса, и окуляр, при этом германиевый объектив жестко закреплен в герметичном корпусе, а узел фокусировки выполнен с возможностью перемещения тепловизионного модуля вдоль оптической оси неподвижного объектива, причем к боковой поверхности герметичного корпуса присоединен блок батарейного питания.

Узел фокусировки выполнен в виде корпуса узла фокусировки, закрепленного внутри герметичного корпуса прицельного комплекса, при этом в корпусе узла фокусировки установлена направляющая, ориентированная параллельно оптической оси объектива, и вал с эксцентриком, расположенный перпендикулярно направляющей. На направляющей установлена каретка для крепления на ней тепловизионного модуля, причем каретка установлена на направляющей с возможностью перемещения вдоль оптической оси объектива и выполнена с основанием, взаимодействующим с эксцентриком вала, обеспечивающим при вращении вала поступательное перемещение каретки. Узел фокусировки снабжен также двумя цилиндрическими направляющими, одним концом жестко закрепленными в корпусе узла фокусировки, а другим концом свободно расположенными в отверстиях, образованных в основании каретки, при этом каретка подпружинена относительно корпуса узла фокусировки посредством возвратных пружин, охватывающих цилиндрические направляющие.

Тепловизионный прицельный комплекс может быть снабжен лазерным дальномером, электронным компасом, гироскопом, модулем GPS/ГЛОНАСС, электронным баллистическим вычислителем, метеостанцией, Wi-Fi модулем, трехосным акселерометром, трехосным магнитным компасом и преобразователем питания, соединенными с вычислительным устройством.

Электронные платы процессора и памяти вычислительного устройства, Wi-Fi модуля, модуля GPS/ГЛОНАСС последовательно расположены в герметичном корпусе прицельного комплекса и скомпонованы в виде «этажерки» с демпфирующими элементами.

Блок батарейного питания тепловизионного прицельного комплекса предпочтительно выполнен с возможностью вертикальной установки элементов питания.

Технический результат - повышение надежности и долговечности работы прицельного комплекса и узла фокусировки при существенном упрощении конструкции, что достигается жестким (неподвижным) креплением объектива в корпусе тепловизионного прицельного комплекса и установкой тепловизионного модуля подвижно вдоль оптической оси объектива. Выполнение узла фокусировки в виде корпуса узла фокусировки с установленной на нем направляющей, ориентированной параллельно оптической оси объектива, и валом с эксцентриком, расположенным перпендикулярно направляющей, обеспечивает высокую надежность и простоту конструкции за счет рационального конструктивного выполнение - на направляющей установлена каретка для крепления на ней тепловизионного модуля, каретка установлена на направляющей с возможностью перемещения вдоль оптической оси объектива и выполнена с основанием, взаимодействующим с эксцентриком вала, обеспечивающим при вращении вала поступательное перемещение каретки. Кроме того, узел фокусировки снабжен также двумя цилиндрическими направляющими, одним концом жестко закрепленными в корпусе узла фокусировки, а другим концом свободно расположенными в отверстиях, образованных в основании каретки, при этом каретка подпружинена относительно корпуса узла фокусировки посредством возвратных пружин, охватывающих цилиндрические направляющие. Возвратные пружины предназначены для разгрузки тепловизионного модуля от осевого ускорения отдачи при производстве выстрела. Отсутствие резьбовых соединений в системе фокусировки исключает возникновение люфтов, которые могут отрицательно сказаться на работе прицельного комплекса.

Вертикальное расположение элементов питания в блоке батарейного питания комплекса позволяет обеспечить надежное электроснабжение при выстреле вследствие того что пружинные контакты элементов питания не подвергаются осевым нагрузкам.

Расположение электронных плат процессора и памяти вычислительного устройства, Wi-Fi модуля, модуля GPS/ГЛОНАСС последовательно и компоновка их в виде «этажерки» с использованием демпфирующих элементов, позволяет обеспечить компактность и за счет демпфирующих элементов компенсировать осевые нагрузки при выстреле.

Снабжение тепловизионного прицельного комплекса лазерным дальномером, электронным компасом, гироскопом, модулем GPS/ГЛОНАСС, электронным баллистическим вычислителем, метеостанцией, Wi-Fi модулем, трехосным акселерометром, трехосным магнитным компасом и преобразователем питания, соединенными с вычислительным устройством позволяет получить дополнительные технические эффекты. В частности, встроенный баллистический вычислитель и метеостанция обеспечивают автоматическое перемещение прицельной сетки по выбранной или определенной дальномером дальности до цели. Наличие высокопроизводительного вычислительного устройства с операционной системой Linux делает возможным самостоятельный апгрейд программного обеспечения со всеми новинками с сайта производителя, а также получать апробированные настройки (профили) параметров тепловизионной матрицы, всех датчиков и интерфейсов изделия оптимизированных для различных применений, например: охота с подхода; охота горная; охота с вышки. Обеспечивается возможность автоматического определения и индикации угла места цели и угла завала оружия. Встроенный GPS/GLONASS модуль, совмещенный с трехосным магнитным компасом упрощает поиск добытого зверя и подход к «месту стрела».

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

На фиг. 1 - общий вид тепловизионного прицельного комплекса.

На фиг. 2 - схематическое изображение тепловизионного прицельного комплекса.

На фиг. 3 - корпус тепловизионного прицельного комплекса в разрезе (фрагмент).

На фиг. 4 - сечение А-А с фиг. 2.

На фиг. 5 - схематическое изображение узла фокусировки (каретка вынесена за пределы корпуса узла фокусировки).

На чертежах позициями обозначено: герметичный корпус 1; германиевый объектив 2; корпус узла фокусировки и место установки тепловизионного модуля 3; электронный дисплей 4 для вывода видеоизображения, воспринимаемого стрелком; ручка узла фокусировки 5; окуляр 6 с диоптрийной подстройкой; блок 7 батарейного питания; корпус 8 узла фокусировки; паз 9 под направляющую; вал 10; эксцентрик 11; каретка 12; основание 13 каретки; цилиндрические направляющие 14; отверстия 15, образованные в основании; возвратные пружины 16; лазерный дальномер 17; электронные платы 18 процессора и памяти, Wi-Fi модуля, приемника ГЛОНАСС/GSM, трехосного акселерометра и трехосного магнитного компаса, баллистического вычислителя, преобразователя питания, скомпонованные в виде «этажерки» с демпфирующими элементами, компенсирующими осевые нагрузки отдачи при выстреле; коллиматорный прицел 19; отсек 20 для установки карты памяти типа SD-микро; отсек 21 разъема микро-USB для соединения с компьютером.

Тепловизионный прицельный комплекс содержит герметичный корпус 1, в котором установлены германиевый объектив 2, тепловизионный модуль 3, вычислительное устройство, подключенное к электронному дисплею 4 для вывода видеоизображения, узел фокусировки с ручкой 5, выведенной на боковую наружную поверхность герметичного корпуса 1, и окуляр 6. Со стороны боковой поверхности герметичного корпуса 1 к нему присоединен блок 7 батарейного питания.

Вычислительное устройство может быть реализовано на базе известного процессора, используемого в мобильных устройствах.

В качестве дисплея может использоваться, например, OLED-дисплей с разрешением 800×600 пикселей и с диоптрийной подстройкой дисплея для четкой визуализации изображения до +4 диоптрий.

Тепловизионный модуль характеризуется следующими параметрами: тип матрицы - неохлаждаемый болометр, аморфный кремний (a-Si); разрешение 640×480 пикселей; размер пикселя 17 мкм; спектральный диапазон 7,5-13,5 мкм; скорость обновления кадров 25 Гц; чувствительность <50 мК при f/1.0; цифровой зум/оптическое увеличение ×1, ×2, ×4/×4, ×8, ×16; монохромное, цветное отображение 12 режимов; предусмотрена регулировка контрастности, регулировка усиления, выбор режима калибровки матрицы (шуттерный/безшуттерный), переключаемый; дальность обнаружения человека 2950 метров; дальность распознавания человека 750 метров; дальность идентификации человека 380 метров.

Германиевый объектив 2 жестко зафиксирован в герметичном корпусе 1. Фокусировка объектива осуществляется узлом фокусировки, в котором тепловизионный модуль 3 может перемещаться относительно неподвижного объектива 2 по направлению вдоль оптической оси неподвижного объектива. Для этого корпус 8 узла фокусировки, жестко закрепленный в герметичном корпусе 1 тепловизионного прицельного комплекса, снабжен направляющей, установленной вдоль оптической оси объектива 2, и валом 10 с эксцентриком 11, расположенным перпендикулярно направляющей. В конструкцию узла фокусировки введена каретка 12, подвижно установленная на направляющей посредством паза 9 под направляющую. Каретка 12 предназначена для закрепления на ней тепловизионного модуля. Каретка 12 имеет возможность перемещаться по направляющей вдоль оптической оси объектива 2. Каретка 12 выполнена с основанием 13, имеющим плоскую поверхность, перпендикулярную оптической оси объектива 2. Основание 13 каретки 12 предназначено для взаимодействия с эксцентриком 11 вала 10. Вал 10 установлен в корпусе узла фокусировки 8 с возможностью вращения, при этом эксцентрик 11 взаимодействует с кареткой 12, обеспечивая ее перемещение.

Узел фокусировки снабжен также двумя цилиндрическими направляющими 14, одним концом жестко закрепленными в корпусе 8 узла фокусировки, а другим концом свободно расположенными в отверстиях 15, образованных в основании 13 каретки 12. На цилиндрических направляющих 4 расположены возвратные пружины 16, посредством которых каретка 12 и закрепленный на ней тепловизионный модуль 3 подпружинены относительно корпуса 8 узла фокусировки, что, как указано выше, разгружает тепловизионный модуль от осевого ускорения отдачи при производстве выстрела.

Тепловизионный прицельный комплекс может быть снабжен лазерным дальномером 17, электронным компасом, гироскопом, модулем GPS/ГЛОНАСС, электронным баллистическим вычислителем, метеостанцией, Wi-Fi модулем, трехосным акселерометром, трехосным магнитным компасом и преобразователем питания, соединенными с вычислительным устройством. При этом электронные платы 18 процессора и памяти вычислительного устройства, Wi-Fi модуля, модуля GPS/ГЛОНАСС последовательно расположены в герметичном корпусе прицельного комплекса и установлены на демпфирующих элементах.

1. Тепловизионный прицельный комплекс, содержащий герметичный корпус, в котором установлены германиевый объектив, тепловизионный модуль, обеспечивающий преобразование теплового изображения, получаемого объективом, в электрический сигнал и связанный по информационному каналу с вычислительным устройством, подключенным к электронному дисплею для вывода видеоизображения, узел фокусировки с ручкой, выведенной на боковую наружную поверхность герметичного корпуса, и окуляр, при этом германиевый объектив жестко закреплен в корпусе, а узел фокусировки выполнен с возможностью перемещения тепловизионного модуля по направлению вдоль оптической оси неподвижного объектива.

2. Тепловизионный прицельный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что к боковой поверхности герметичного корпуса присоединен блок батарейного питания.

3. Тепловизионный прицельный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что узел фокусировки выполнен в виде корпуса узла фокусировки, закрепленного в герметичном корпусе прицельного комплекса, при этом в корпусе узла фокусировки установлена направляющая, ориентированная параллельно оптической оси объектива, и вал с эксцентриком, расположенный перпендикулярно направляющей, на направляющей установлена каретка для крепления на ней тепловизионного модуля, причем каретка установлена на направляющей с возможностью перемещения вдоль оптической оси объектива и выполнена с основанием, взаимодействующим с эксцентриком вала, обеспечивающим при вращении вала перемещение каретки, узел фокусировки снабжен также двумя цилиндрическими направляющими, одним концом жестко закрепленными в корпусе узла фокусировки, а другим концом свободно расположенными в отверстиях, образованных в основании каретки, при этом каретка подпружинена относительно корпуса узла фокусировки посредством пружин, охватывающих цилиндрические направляющие.

4. Тепловизионный прицельный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен лазерным дальномером, электронным компасом, гироскопом, модулем GPS/ГЛОНАСС, электронным баллистическим вычислителем, метеостанцией, Wi-Fi модулем, трехосным акселерометром, трехосным магнитным компасом и преобразователем питания, соединенными с вычислительным устройством.

5. Тепловизионный прицельный комплекс по п. 4, отличающийся тем, что электронные платы процессора и памяти вычислительного устройства, Wi-Fi модуля, модуля GPS/ГЛОНАСС последовательно расположены в герметичном корпусе прицельного комплекса и установлены на демпфирующих элементах.

6. Тепловизионный прицельный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что блок батарейного питания выполнен с возможностью вертикальной установки элементов.

7. Узел фокусировки тепловизионного прицельного комплекса, содержащий корпус узла фокусировки, в котором установлена направляющая и вал с эксцентриком, расположенный перпендикулярно направляющей, узел фокусировки снабжен кареткой, предназначенной для крепления тепловизионного модуля, причем каретка установлена на направляющей с возможностью продольного перемещения и выполнена с основанием, взаимодействующим с эксцентриком вала, обеспечивающим при вращении вала перемещение каретки, при этом узел фокусировки снабжен двумя цилиндрическими направляющими, одним концом жестко закрепленными в корпусе узла фокусировки, а другим концом свободно расположенными в отверстиях, образованных в основании каретки, при этом каретка подпружинена относительно корпуса узла фокусировки посредством пружин, охватывающих цилиндрические направляющие.