Оптический прицел с лазерным дальномером



Оптический прицел с лазерным дальномером
Оптический прицел с лазерным дальномером
Оптический прицел с лазерным дальномером
Оптический прицел с лазерным дальномером
Оптический прицел с лазерным дальномером
Оптический прицел с лазерным дальномером

 


Владельцы патента RU 2572463:

Открытое Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (RU)

Прицел содержит основной объектив, спектроделительный куб, отражающий дальномерный канал с фотоприемным устройством, линзовую панкратическую оборачивающую систему и окуляр. Между спектроделительным кубом и оборачивающей системой установлена двухкомпонентная оптика сопряжения, между компонентами которой установлен светоделительный куб, отражающий коллиматорный канал с двухкомпонентным объективом, состоящим из отрицательного мениска и положительной линзы, и микродисплей. Отражающий дальномерный канал после спектроделительного куба содержит коллимирующую отрицательную линзу, четвертьволновую фазовую пластинку, поляризационный сплиттер, разветвляющий дальномерный канал на излучающую и приемную части, каждая из которых содержит объектив сопряжения. Между подвижными компонентами оборачивающей системы установлена неподвижная коллективная линза. Выполняются соотношения, указанные в формуле изобретения. Технический результат - обеспечение постоянства введенного угла прицеливания при любых значениях углового увеличения прицела и отсутствия ошибок от параллакса при измерении дальности. 1 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть применено в качестве прицела с коллиматорным вводом прицельной сетки и с функцией измерения дальности, используемого в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Известен оптический прицел, обладающий свойствами коллиматорного прицела (см. патент РФ №2364898), содержащий светоделительный куб, расположенный перед окуляром, и две прицельные сетки, расположенные одна перпендикулярно, а другая параллельно оптической оси прицела.

Недостатком этой оптической системы является соответствие первоначально введенного угла прицеливания на второй сетке только одному значению увеличения панкратической системы, а при изменении увеличения прицела будет пропорционально изменяться первоначально введенный угол прицеливания, так как и первая прицельная сетка и светоделительный куб для ввода прицельной сетки расположены перед окуляром и после панкратической оборачивающей оптической системы.

Также в таком прицеле для ввода угла прицеливания необходимо применять отдельно устанавливаемый дальномер, что вносит ошибки от параллакса системы «прицел-дальномер».

Наиболее близким по технической сущности является прицел с лазерным дальномером Zeiss Victory Diarance 3-12×26Т (Статья «Измерить и убить», журнал «Популярная механика», №4(66), апрель 2008 г., стр. 75-78), оптическая система которого принята за прототип. Прицел содержит оптическую систему визуального прицельного канала, состоящую из последовательно установленных объектива, спектроделительного куба, первой прицельной сетки, линзовой панкратической оборачивающей системы, второй прицельной сетки и окуляра, причем спектроделительный куб формирует приемный канал дальномера, в котором установлено фотоприемное устройство, использующий тот же объектив прицельного канала для фиксации импульса от излучателя лазерного канала.

Недостатком этой оптической системы является наличие отдельного излучателя лазерного канала, использующего собственный объектив, что увеличивает габаритные размеры прицела, а также вносит ошибки от параллакса при наведении на цель и при измерении дальности.

Задачей настоящего изобретения является создание оптического панкратического прицела с функцией измерения дальности и со свойствами коллиматорного прицела, имеющего один общий входной зрачок для прицельного визуального канала, для излучающего канала и для приемного канала лазерного дальномера и обеспечивающего постоянство введенного угла прицеливания при любых значениях углового увеличения прицела и отсутствие ошибок от параллакса при измерении дальности.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в оптическом прицеле с лазерным дальномером, содержащим основной объектив, спектроделительный куб, отражающий дальномерный канал с фотоприемным устройством, линзовую оборачивающую систему и окуляр, в отличие от известного между спектроделительным кубом и панкратической оборачивающей системой установлена двухкомпонентная оптика сопряжения, первый компонент которой выполнен в виде положительной линзы, второй - в виде положительной линзы и отрицательного мениска, между компонентами оптики сопряжения установлен светоделительный куб, отражающий коллиматорный канал с двухкомпонентным объективом, состоящим из отрицательного мениска и положительной линзы, и микродисплей, а отражающий дальномерный канал после спектроделительного куба содержит коллимирующую отрицательную линзу, четвертьволновую фазовую пластинку, поляризационный сплиттер, разветвляющий дальномерный канал на излучающую и приемную части, каждая из которых содержит объектив сопряжения, выполненный в виде положительной линзы, причем между подвижными компонентами оборачивающей системы установлена неподвижная коллективная линза, а перемещение подвижных компонентов оборачивающей системы осуществляется в противоположных направлениях, при этом выполняются следующие соотношения:

где O1 - оптическая сила первого компонента оптики сопряжения;

Омд - оптическая сила объектива микродисплея;

Lоб - линейное поле зрения основного объектива;

Lмд - линейный размер информационного поля микродисплея;

fоб.с.фп. - фокусное расстояние объектива сопряжения приемного канала дальномера;

fоб.с.ли. - фокусное расстояние объектива сопряжения излучающего канала дальномера;

dфп - размер чувствительной площадки фотоприемника дальномера;

dли - размер излучающей площадки лазерного диода дальномера.

Такая оптическая система обеспечивает измерение лазерным дальномером дальности до объекта наблюдения через один общий входной зрачок оптической системы без ошибок параллакса, обусловленных разнесением отдельно выполненных зрачков каналов наблюдения, излучения и приема сигналов измерения дальности, а также постоянство введенного угла прицеливания при любых значениях углового увеличения прицела.

Оптическая схема прицела с лазерным дальномером приведена на фиг. 1.

Оптический прицел с лазерным дальномером содержит основной объектив, состоящий из линз 1, 2 и 3, спектроделительного куба 4 с дихроичным покрытием, пропускающим видимый спектральный диапазон и отражающим длину волны лазерного диода, оптический канал в проходящем через спектроделительный куб 4 направлении, состоящий из первого компонента оптики сопряжения, состоящего из положительной линзы 6, светоделительного куба 7 и второго компонента оптики сопряжения, состоящего из положительной линзы 8 и отрицательного мениска 9, первого подвижного компонента оборачивающей системы, состоящего из линз 10, 11 и 12, неподвижной коллективной линзы 13, второго подвижного компонента оборачивающей системы, состоящего из линз 14, 15 и 16, светофильтра 17 и окуляра, состоящего из линз 18, 19 и 20, удаленный выходной зрачок 21, коллиматорный канал в отраженном от светоделительного куба направлении, содержащий двухкомпонентный объектив, состоящий из отрицательного мениска 22 и положительной линзы 23, и микродисплей 24, дальномерный канал в отраженном от спектроделительного куба направлении, содержащий коллимирующую отрицательную линзу 25, четвертьволновую фазовую пластинку 26, поляризационный сплиттер 27, разветвляющий дальномерный канал на излучающую и приемную части, каждая из которых содержит объектив сопряжения, выполненный в виде положительной линзы 28 и 30, в фокальной плоскости которых находятся фотоприемник 29 и лазерный диод 31.

Конструктивные параметры варианта исполнения оптического прицела с лазерным дальномером приведены в таблице 1.

Параметры такого варианта исполнения оптического прицела с
лазерным дальномером:
Визуальный прицельный канал:
- увеличение переменное от 4 до 16 крат;
- угловое поле зрения переменное от 7 до 1,75°;
- линейная величина поля зрения при расстоянии 100 м переменная от 12,2 до 3,1 м;
- предел разрешения переменный от 16 до 4 угл. с;
- диаметр входного зрачка 48 мм;
- диаметр выходного зрачка Переменный от 12 до 3 мм;
- удаление выходного зрачка 60 мм;
Коллиматорный канал:
- расчетная длина волны 0,587 мкм;
- линейная величина поля зрения переменная от 12 до 3 мм;
- эквивалентное фокусное расстояние переменное от -28 до -7 мм;
- передняя числовая апертура переменная
от 0,084 до 0,317;
- диаметр выходного зрачка 4,5 мм;
- удаление выходного зрачка 60 мм;
Дальномерный канал:
- расчетная длина волны 0,905 мкм;
- фокусное расстояние 120 мм;
- задний фокальный отрезок 9,92 мм;
- диаметр выходного (входного) окна 48 мм;
- относительное отверстие эквивалентного объектива 1:2,5

- вариант предполагает одинаковые фокусные расстояния объективов сопряжения в излучающем и в приемном каналах. Подбор других значений фокусных расстояний осуществляется перерасчетом значений R52 и R53 для каждого из каналов.

Принцип действия оптического прицела с встроенным лазерным дальномером заключается в следующем.

Основной объектив, состоящий из трех компонентов 1, 2 и 3 в сочетании со спектроделительным кубом 4, является единым входным зрачком для трех каналов - визуального прицельного, излучающего дальномерного и приемного дальномерного, работающих в различных спектральных диапазонах.

Оптический канал в проходящем через спектроделительный куб направлении состоит из первого компонента оптики сопряжения, состоящего из положительной линзы 6, уменьшающей расходимость лучей для светоделительного куба 7, формирующего коллиматорный канал. Второй компонент оптики сопряжения, состоящий из положительной линзы 8 и отрицательного мениска 9, формирует сходящиеся пучки для первого подвижного компонента оборачивающей системы, состоящего из линз 10, 11 и 12. Неподвижная коллективная линза 13 служит для уменьшения световых диаметров второго подвижного компонента оборачивающей системы, состоящего из линз 14, 15 и 16. Светофильтр 17 типа ОС-12 установлен перед окуляром и обеспечивает улучшение работы с прицелом в пасмурную погоду, повышая контрастность изображения, а также при появлении дымки в воздухе и при работе на максимальных дистанциях при большом увеличении, так как он хорошо поглощает синие и фиолетовые лучи. Окуляр, состоящий из линз 18, 19 и 20, обеспечивает требуемое удаление выходного зрачка 21.

Изменение увеличения визуального канала обеспечивается перемещением первого подвижного компонента оборачивающей системы по линейному закону движения, при этом перемещение второго подвижного компонента осуществляется в противоположном направлении. Для сохранения положения плоскости наилучшей установки (ПНУ) второй компонент перемещается по нелинейному закону движения в соответствии с графиком, показанным на фиг. 2, чем обеспечивается разрешающая способность визуального канала от 16 до 4″ (при увеличениях 4 и 16 крат соответственно).

Коллиматорный канал сформирован в отраженном от светоделительного куба направлении и содержит двухкомпонентный объектив, состоящий из отрицательного мениска 22 и положительной линзы 23, и микродисплей 24. Для обеспечения видимости информационного поля микродисплея без срезания в поле зрения визуального канала оптическая сила двухкомпонентного объектива выбирается из соотношения:

где O1 - оптическая сила первого компонента оптики сопряжения (41, 58);

Омд - оптическая сила объектива микродисплея;

Lоб - линейное поле зрения основного объектива (~12,36 мм);

Lмд - линейный размер информационного поля микродисплея (~12 мм);

Подставляя величины, получаем, что Омд должно быть ≤42,82 (а значение Омд в оптической схеме по табл. 1 равно 40,08, что соответствует соотношению).

Дальномерный канал в отраженном от спектроделительного куба направлении (спектральный диапазон дальномерного канала (0,9÷0,95) мкм) содержит коллимирующую отрицательную линзу 25, создающую афокальную оптическую систему, после которой формируется параллельный пучок лучей. В параллельных пучках афокальной оптической системы дальномерного канала установлена четвертьволновая фазовая пластинка 26 и поляризационный сплиттер 27, разветвляющий дальномерный канал на излучающую и приемную части, каждая из которых работает с лучами, поляризованными сплиттером 27 во взаимно перпендикулярных направлениях. В каждом из сформированных сплиттером каналах установлен объектив сопряжения, выполненный в виде положительной линзы 28 и 30, в фокальной плоскости которых находятся фотоприемник 29 и лазерный диод 31.

В излучающем канале (например, в отраженном сплиттером 27) установлен лазерный диод 31, излучение которого линейно поляризовано, а плоскость линейной поляризации его излучения выставлена соответственно полному отражению поляризационного сплиттера 27. При этом ориентация главных осей четвертьволновой пластинки 26 выставляется под углом 45° к плоскости линейной поляризации лазерного диода 31. При такой ориентации после четвертьволновой пластинки 26 линейно поляризованный свет преобразуется в свет с круговой поляризацией.

Свет с круговой поляризацией проходит через линзу 25, отражается от гипотенузной грани спектроделительного кубика 4 и проходит далее компоненты 3, 2 и 1 основного объектива в направлении объекта наблюдения. При отражении от объекта наблюдения направление вращения круговой поляризации меняется на противоположное, отраженный свет последовательно проходит через компоненты 1, 2, 3, 4 и 25 до четвертьволновой пластинки 26. Четвертьволновая пластинка 26 преобразует отраженный свет с измененным направлением вращения круговой поляризации в свет с линейной поляризацией, но направление которой повернется на 90°, т.е. направление линейной поляризации вернувшегося света после прохождения четвертьволновой пластинки 26 будет ориентировано уже перпендикулярно от первоначальной линейной поляризации лазерного диода. Далее свет с поляризацией, повернутой на 90° относительно исходной, пройдет поляризационный сплиттер 27 без отражения в приемный канал на объектив 28 и на фотоприемник 23 с минимальными потерями на пропусканиях и отражениях.

Для исключения апертурных энергетических потерь при измерении дальности до цели поле зрения приемного канала должно превышать поле зрения излучающего канала, для чего фокусные расстояния объективов сопряжения излучающего канала 30 и приемного канала 28 выбираются из соотношения

где fоб.с.фп. - фокусное расстояние объектива сопряжения приемного канала дальномера;

fоб.с.ли. - фокусное расстояние объектива сопряжения излучающего канала дальномера;

dфп - размер чувствительной площадки фотоприемника дальномера;

dли - размер излучающей площадки лазерного диода дальномера.

По регистрации времени излученного и принятого импульсов вычисляется дистанция до цели.

Дальномерный канал обеспечивает величину размера пятна рассеивания на цели - не более 2,2 м по среднеквадратичному отклонению при дистанции до цели 1000 метров, по максимальному геометрическому отклонению - 3,1 м, что вполне допустимо при измерениях дальности.

Оптический прицел с лазерным дальномером, содержащий основной объектив, спектроделительный куб, отражающий дальномерный канал с фотоприемным устройством, линзовую оборачивающую систему и окуляр, отличающийся тем, что между спектроделительным кубом и панкратической оборачивающей системой установлена двухкомпонентная оптика сопряжения, первый компонент которой выполнен в виде положительной линзы, второй - в виде положительной линзы и отрицательного мениска, между компонентами оптики сопряжения установлен светоделительный куб, отражающий коллиматорный канал с двухкомпонентным объективом, состоящим из отрицательного мениска и положительной линзы, и микродисплей, а отражающий дальномерный канал после спектроделительного куба содержит коллимирующую отрицательную линзу, четвертьволновую фазовую пластинку, поляризационный сплиттер, разветвляющий дальномерный канал на излучающую и приемную части, каждая из которых содержит объектив сопряжения, выполненный в виде положительной линзы, причем между подвижными компонентами оборачивающей системы установлена неподвижная коллективная линза, а перемещение подвижных компонентов оборачивающей системы осуществляется в противоположных направлениях, при этом выполняются следующие соотношения:


где O1 - оптическая сила первого компонента оптики сопряжения;
Омд - оптическая сила объектива микродисплея;
Lоб - линейное поле зрения основного объектива;
Lмд - линейный размер информационного поля микродисплея;
fоб.с.фп. - фокусное расстояние объектива сопряжения приемного канала дальномера;
fоб.с.ли. - фокусное расстояние объектива сопряжения излучающего канала дальномера;
dфп - размер чувствительной площадки фотоприемника дальномера;
dли - размер излучающей площадки лазерного диода дальномера.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в оптико-электронных системах обнаружения и распознавания объектов, в охранных системах. Инфракрасная система состоит из первого канала, содержащего последовательно установленные афокальную насадку и фокусирующий объектив, второго канала, содержащего входной объектив, и общих для первого и второго каналов последовательно установленных проекционного объектива и фотоприемного устройства.

Изобретение может использоваться на космических аппаратах дистанционного зондирования Земли при жестких требованиях по координатной привязке получаемых снимков.

Оптический блок может быть использован для измерения характеристик облачности, преимущественно, на аэродроме с целью метеообеспечения взлета/посадки информацией о высоте нижней границы облаков.

Изобретение относится к оптико-электронной технике, предназначенной для наблюдения ночью и в условиях пониженной освещенности Может закрепляться на шлеме или специальном оголовье и использоваться велосипедистами, водителями для вождения ночью, охотниками, полицейскими, военными, при производстве подводных работ, при изучении жизни ночных животных и т.п.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптическим системам для наблюдения и слежения за удаленными объектами. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптическим системам для наблюдения и измерения дальности до удаленных объектов с помощью лазерных импульсов, и может быть использовано в оптических приборах для наблюдения и слежения за удаленными объектами.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам оптического наблюдения, наведения и прицеливания, а именно к перископам. .

Изобретение относится к технике оптико-электронных приборов визуализации изображения и предназначено для наблюдения при пониженном уровне естественной освещенности.

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в вооружении самоходных объектов. Проводят из неподвижного танка и в движении поиск, обнаружение, опознавание целей, слежение за целями днем и ночью, автоматически заряжают пушку выбранным типом боеприпаса, автоматически вычисляют и вводят поправки на температуру воздуха, износ канала ствола, атмосферное давление, боковой ветер, дополнительно вводят блок оценки эффективности стрельбы, производят анализ сигналов от лазерного дальномера и блока переключения баллистик, выбирают тип выстрела в зависимости от замеренной дальности до цели и дальности эффективного огня, информируют наводчика прерывистым миганием индикатора «выбранный тип баллистики» о нецелесообразности выбора данного типа боеприпаса на замеренной дальности через блок индикации в поле зрения прицела-дальномера - прибора наведения, отличающийся тем, что при групповой стрельбе из вооружения самоходных объектов устанавливают порядок выстрелов, путем определения минимального интервала времени от момента первого выстрела отдельного самоходного объекта до момента разрыва последнего снаряда.

Изобретение относится к тепловизионным прицельным комплексам и их элементам. Технический результат - повышение надежности работы и долговечности службы устройства.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и лазерной дальнометрии, а именно к оптическим прицелам со встроенной функцией измерения расстояний до цели.

(54) Изобретение относится к области военной техники, в частности к способам повышения эффективности системы управления огнем образцов бронетанкового вооружения. Способ повышения эффективности наблюдения и поражения целей бронетанковым вооружением, включающий прицелы с тепловизионным, оптическим, низкоуровневым телевизионным каналами, канал наведения ПТУР и лазерный дальномер, комплект автоматических датчиков условий стрельбы и автомат сопровождения цели, отличающийся тем, что дополнительно на образец бронетанкового вооружения устанавливают разведывательную станцию, с помощью которой обнаруживают тип цели, определяют до нее дальность, передают по электропроводам сигнал на дополнительно установленный в системе управления огнём блок обработки сигналов, которым по заложенной в нём программе производят анализ выбора типа вооружения, как наиболее эффективного для поражения цели в данных условиях, передают от него сигнал на привод наведения вооружения, которым наводят вооружение на цель, для информирования экипажа, передают данные о цели на устройство отображения информации - монитор, переводят переключатель типа вооружения на пульте управления вооружением в положение выбора необходимого типа вооружения и с помощью пульта управления вооружением и привода наведения вооружения производят корректирование типа вооружения и стрельбу из него.

Прибор может быть использован в системе управления огнем объектов бронетанковой техники. Прибор содержит головную часть, состоящую из защитных стекол и двух призм-кубиков, два вертикально расположенных канала: однократный оптический и многократный оптико-электронный, и канал импульсного лазерного дальномера, который имеет излучающее и приемное устройства.

Изобретение относится к дистанционному управлению автоматической стрелковой установкой и может быть использовано в военном деле. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения, более конкретно - к устройствам наблюдения объектов и прицеливания, а также к устройствам для измерения расстояний до целей с помощью встроенного лазерного дальномера и для наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к многоканальным дальномерно-визирным приборным комплексам (ДВПК). .

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к устройствам прицеливания и наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к устройствам наблюдения объектов и прицеливания, а также для измерения расстояния до целей с помощью встроенного лазерного дальномера и для наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу.

Оптическая система содержит в первом варианте общий входной канал, спектроделительную пластинку, отражающую спектральный диапазон телевизионного канала и пропускающую спектральный диапазон тепловизионного канала, и два оптических канала для каждого из спектральных диапазонов. Оптическая ось тепловизионного канала смещена относительно оптической оси общего входного канала. Между двумя компонентами телевизионного канала установлен спектроделительный кубик, пропускающий спектральный диапазон телевизионного канала и отражающий спектральный диапазон дальномерного канала, содержащего коллимирующую оптику, четвертьволновую фазовую пластинку, поляризационный сплиттер, разветвляющий дальномерный канал на излучающую и приемную части, каждая из которых содержит объектив сопряжения. Во втором варианте спектроделительная пластинка отражает спектральный диапазон тепловизионного канала и пропускает спектральный диапазон телевизионного канала, оптическая ось которого смещена относительно оптической оси общего входного канала. Технический результат - совмещение излучающего и приемного зрачков лазерного дальномера с входным зрачком общего канала и повышение качества изображения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Наверх