Оптический блок для обнаружения цели
Владельцы патента RU 2608963:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях различных боеприпасов. Оптический блок для обнаружения цели содержит последовательно установленные по ходу излучения источник оптического излучения, светоделитель, выполненный в виде двух неюстируемых плоских отражающих зеркал, коллимирующую линзу, фокусирующую линзу, светофильтр и фотоприемники. Коллимирующая линза установлена на выходе оптического излучения оптического блока для защиты от воздействия внешней окружающей среды. Изобретения позволяет уменьшить габаритные размеры, упростить конструкцию и повысить надежность устройства. 3 ил.
Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях различных боеприпасов.
Известен оптический дистанционный взрыватель (патент ФРГ №2949521, приоритет от 21.10.1982, МПК F42C 13/02), состоящий из источника оптического излучения, коллимирующей и фокусирующей линз, и фотоприемника. Фотоприемник установлен таким образом, что ось диаграммы направленности источника оптического излучения пересекает ось диаграммы чувствительности фотоприемника на определенном расстоянии от боеприпаса, в результате чего дистанционный взрыватель срабатывает только при наличии цели на заданном расстоянии. Излучение источника проходит через коллимирующую линзу, отражается от поверхности цели и, если она находится на заданном расстоянии от боеприпаса, отраженное излучение через фокусирующую линзу попадает на фотоприемник, который преобразует оптический сигнал в электрический для его дальнейшей обработки.
Недостатком известного устройства является низкая вероятность обнаружения малогабаритных целей, недостаточная защищенность от оптических помех и невысокая точность задания дистанции обнаружения цели.
Известен оптический блок для обнаружения цели (патент RU №2151372, приоритет от 26.06.1998. Оптический блок для обнаружения цели. Авторы Балашова П.Ю., Дуньковича С.С., Ивонина А.Н., Фомина М.Р., МПК7: F42C 13/02, опубл. 20.06.2000, бюл. №17), включающий источник оптического излучения, коллимирующую линзу, систему светоделения, размещенную за коллимирующей линзой, защитное стекло и фокусирующую линзу, светофильтр и фотоприемники.
Система светоделения выполнена в виде, по крайней мере, двух плоских отражающих зеркал, установленных с возможностью углового перемещения в пространстве (юстировки) независимо друг от друга. Излучение источника проходит через коллимирующую линзу, системой светоделения делится на два пучка, каждый из которых юстируемым зеркалом системы светоделения направляется таким образом, что ось его диаграммы направленности пересекает ось диаграммы чувствительности соответствующего фотоприемника на требуемом расстоянии. Далее оптическое излучение проходит через защитное стекло, отражается от поверхности цели и, если она находится на заданном расстоянии от боеприпаса, отраженное излучение через фокусирующую линзу и светофильтр попадает на фотоприемники, которые преобразуют оптический сигнал в электрический для его дальнейшей обработки.
Данное устройство является наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому устройству.
Недостатком известного устройства является его относительно большая длина, которая, в частности, определяется величиной фокусного расстояния коллимирующей линзы. Также недостатком является относительная сложность конструкции, обусловленная наличием в системе светоделения зеркал, требующих юстировки. Это не только увеличивает длину блока, но и усложняет его конструкцию и, соответственно, увеличивает трудоемкость изготовления и снижает надежность устройства.
Задачей изобретения является создание компактного и надежного оптического блока для обнаружения цели.
Технические результаты, на достижение которых направлено заявляемое изобретение, заключаются в уменьшении габаритных размеров, упрощении конструкции и повышении надежности устройства.
Данные технические результаты достигаются тем, что в оптическом блоке для обнаружения цели, содержащем источник оптического излучения, коллимирующую линзу, светоделитель, выполненный в виде двух плоских отражающих зеркал, фокусирующую линзу, светофильтр и фотоприемники, новым является то, что светоделитель расположен между источником оптического излучения и коллимирующей линзой, при этом коллимирующая линза установлена на выходе оптического излучения из оптического блока для обнаружения цели.
Установка светоделителя между коллимирующей линзой и источником оптического излучения позволяет их максимально сблизить и укоротить общую длину оптического блока для обнаружения цели. Кроме того, установка коллимирующей линзы на месте выхода оптического излучения из оптического блока для обнаружения цели позволяет использовать ее и в качестве защитного стекла. Также, при подобном расположении элементов оптического блока для обнаружения цели, изменение угла наклона пучка зондирующего излучения после коллимирующей линзы значительно меньше зависит от изменения угла наклона зеркала светоделителя, чем в наиболее близком аналоге, где на светоделитель падает уже коллимированный пучок, что позволяет выполнить зеркала светоделителя неюстируемыми. Все указанное в совокупности позволяет уменьшить габаритные размеры, упрощает конструкцию устройства и повышает надежность. При этом установка заданной дистанции обнаружения цели может обеспечиваться регулировкой чувствительности фотоприемников оптического блока.
Оптическая схема оптического блока для обнаружения цели представлена на фиг. 1. На фиг. 2 представлен светоделитель (вид А), на фиг. 3 - оптическая схема приемного канала оптического блока для обнаружения цели (вид Б).
Оптический блок для обнаружения цели (фиг. 1) содержит последовательно установленные по ходу оптического излучения источник 1 оптического излучения, светоделитель 2, коллимирующую линзу 3, фокусирующую линзу 4, светофильтр 5 и фотоприемники 6.
Светоделитель 2 выполнен в виде двух неюстируемых плоских отражающих зеркал (фиг. 2).
Коллимирующая линза 3 установлена на выходе оптического излучения оптического блока для защиты от воздействия внешней окружающей среды (для исключения проникновения влаги и пыли внутрь устройства), т.е. выполняет функцию защитного стекла.
Фокусирующая линза 4, светофильтр 5 и фотоприемники 6 образуют приемный канал оптического блока для обнаружения цели (фиг. 3).
В качестве источника оптического излучения 1 может быть использован полупроводниковый лазер КЭМ-1-4, имеющий длину волны излучения (0,85-0,91) мкм, мощность оптических импульсов (8-12) Вт, длительность оптических импульсов по уровню 0,5-(40-100) нс. В качестве фотоприемников могут быть использованы фотоприемные модули КЭМ-2В. Перед фотоприемниками установлен светофильтр с полосой пропускания ~(0,85-0,91) мкм.
Оптический блок для обнаружения цели работает следующим образом. Оптическое излучение источника 1 делится светоделителем 2 на два пучка, которые попадают на коллимирующую линзу 3, которая одновременно выполняет функцию защитного стекла. Коллимирующая линза 3 формирует два коллимированных пучка зондирующего излучения, каждый из которых направлен таким образом, что ось его диаграммы направленности пересекает ось диаграммы чувствительности, сформированной фокусирующей линзой 4 и соответствующим фотоприемником 6, на требуемом расстоянии. Каждому пучку соответствует свое зеркало светоделителя 2, свой фотоприемник 6 и, соответственно, своя диаграмма чувствительности.
При наличии цели на дистанции обнаружения оптическое излучение отражается от поверхности цели и через фокусирующую линзу 4 и светофильтр 5 попадает на соответствующий фотоприемник 6, который преобразует оптический сигнал в электрический для его дальнейшей обработки.
Оптический блок для обнаружения цели может быть выполнен многоканальным, то есть включать в себя несколько приемопередающих каналов, выполненных по оптической схеме, приведенной на фиг. 1.
Количество приемопередающих каналов (зондирующих оптических пучков и, соответственно, фотоприемников) выбирается исходя из калибра боеприпаса, характерного размера предполагаемых целей и требуемой дальности действия блока оптического.
Зондирующие лазерные пучки выводятся наружу в направлении "вперед и вбок" относительно направления движения боеприпаса. Углы между осями диаграмм направленности зондирующих пучков (и, соответственно, приемных диаграмм чувствительности фотоприемников) устанавливаются исходя из количества этих диаграмм.
Авторами разработан и изготовлен макет оптического блока для обнаружения цели (в калибре 71 мм). Он содержит шесть приемопередающих каналов и, соответственно, формирует двенадцать диаграмм чувствительности. Дистанция обнаружения цели - 1,2 метра. Каждый приемопередающий канал макета реализует оптическую схему, приведенную на фиг. 1.
Исследования, проведенные с макетом, доказали его работоспособность и продемонстрировали возможность достижения заявленных технических результатов. Макет оптического блока для обнаружения цели обеспечивает идентификацию цели на расстоянии до 1,2 м с необходимой точностью. При этом длина макета оптического блока для обнаружения цели составила 51 мм, что на ~12% короче, чем длина наиболее близкого аналога, изготовленного в том же калибре (71 мм), с тем же количеством приемопередающих каналов (шесть) и настроенного на ту же дистанцию обнаружения цели (1,2 м).
Оптический блок для обнаружения цели, содержащий источник оптического излучения, коллимирующую линзу, светоделитель, выполненный в виде двух плоских отражающих зеркал, фокусирующую линзу, светофильтр и фотоприемники, отличающийся тем, что светоделитель расположен по ходу оптического излучения между источником оптического излучения и коллимирующей линзой, при этом коллимирующая линза установлена на выходе оптического излучения из оптического блока для обнаружения цели.
