Оптическое прицельное устройство

Оптическое прицельное устройство для дневного и ночного наблюдения состоит из коллиматорной системы в виде двухлинзового склеенного объектива, выполненного в виде отрицательного и положительного квазиафокальных менисков, обращенных вогнутыми поверхностями друг к другу, светоделительного кубика, расположенного за вторым положительным мениском, и источника света, расположенного вне оптической оси. На вогнутой поверхности первого от предмета отрицательного мениска расположено интерференционное спектроделительное покрытие. Светоделительный кубик склеен из двух одинаковых призм с интерференционным спектроделительным покрытием на склеенной гипотенузной грани одной из призм. Одна из катетных граней первой по ходу лучей призмы перпендикулярна оптической оси и обращена к объективу, а вблизи второй грани располагается источник света. При этом выполняются приведенные в формуле изобретения соотношения. Обеспечивается повышение качества изображения, устранение параллакса, уменьшение габаритов и упрощение конструкции. 3 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптическим прицелам, и может быть использовано при создании коллиматорных прицелов для стрелкового, например, охотничьего оружия.

Известны оптические прицельные устройства, представляющие собой коллиматорный прицел, описанные, например, в патентах [1, 2]. Они обеспечивают возможность одновременного наблюдения прицельной световой марки на цели и района расположения цели, что позволяет быстро и точно осуществлять прицеливание.

Однако эти устройства обладают недостаточно высокой точностью прицеливания из-за наличия большого числа узлов, блоков и оптически сопряженных компонентов, отсутствия оптимального согласования линейных размеров марки с параметрами объектива. Кроме того, этим устройствам свойственна низкая помехозащищенность в условиях прицеливания при высоком уровне внешней помехи.

Наиболее близким аналогом к заявляемому оптическому прицельному устройству является коллиматорный прицел, описанный в патенте [3]. Он содержит объектив, состоящий из пары линз, склеенных друг с другом, причем вогнутая поверхность склейки является частично отражающей (в сторону наблюдателя), и прицельного узла, состоящего из установленной под острым углом к оптической оси объектива и расположенной в его фокальной плоскости диафрагмы с размещенным за ней источником излучения. Данное устройство обеспечивает возможность одновременного наблюдения световой марки на цели и района расположения цели, что позволяет быстро находить цель и осуществлять точное прицеливание. Однако в этом устройстве прицельная ось составляет острый угол с оптической осью системы, формирующей изображение прицельной марки, из-за чего появляется параллакс (двоение изображения) и вносятся неустранимые аберрации, наличие которых приводит к ухудшению качества изображения и возникновению дополнительного параллакса.

Задачей изобретения является создание оптического прицельного устройства в виде коллиматорного прицела с повышенными техническими характеристиками.

Технический результат - повышение качества изображения, устранение параллакса, уменьшение габаритов и упрощение конструкции.

Он достигается тем, что в прицельном устройстве для дневного и ночного наблюдения, состоящем из коллиматорной системы в виде двухлинзового склеенного объектива, на одной из поверхностей которого нанесено интерференционное спектроделительное покрытие, и источника света, расположенного вне оптической оси, в отличие от известного, объектив выполнен в виде отрицательного и положительного квазиафокальных менисков, обращенных вогнутыми поверхностями друг к другу, с интерференционным спектроделительным покрытием на вогнутой поверхности первого от предмета отрицательного мениска и расположенного за вторым положительным мениском светоделительного кубика, склеенного из двух одинаковых призм с интерференционным спектроделительным покрытием на склеенной гипотенузной грани одной из призм, причем одна из катетных граней первой по ходу лучей призмы перпендикулярна оптической оси и обращена к объективу, а вблизи второй грани располагается источник света, при этом выполняются соотношения:

1<(r1/r2)<1,5;

1<(r3/r4)<1,25;

-5<(r1/r4)< - 1;

(r1/r2)·d1<15;

(r3/r4)·d3<5,

где r1, r2, r3, r4 - радиусы кривизны поверхностей объектива,

d1 и d3 - толщина первого и второго мениска соответственно.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена оптическая схема прицельного устройства;

на фиг.2 - графики аберраций оптической системы прицельного устройства;

на фиг.3 - графики аберраций для точки на оси и вне оси оптической системы, формирующей прицельную марку в обратном ходе лучей.

Оптическое прицельное устройство (фиг.1) включает в себя объектив, выполненный в виде двух квазиафокальных менисков, отрицательного 1 и положительного 2, обращенных вогнутыми поверхностями друг к другу, с интерференционным спектроделительным покрытием на вогнутой поверхности отрицательного мениска 1 и светоделительного кубика, склеенного из двух одинаковых призм 3 и 4 с интерференционным спектроделительным покрытием на склеенной гипотенузной грани одной из призм. В качестве источника излучения используется светодиод 5, размещенный вблизи одной из катетных граней первой по ходу лучей призмы, а вторая грань этой призмы перпендикулярна оптической оси. Учитывая, что светоделительный кубик состоит из двух одинаковых призм, склеенных гипотенузными гранями, поверхность склейки призм располагается под углом 45° к оптической оси, а источник света располагается под углом 90° к оптической оси.

В соответствии с предложенным техническим решением рассчитан вариант оптической системы прицельного устройства, конструктивные параметры которого представлены в таблице. Объектив имеет соотношения: (r1/r2)=1,21; (r3/r4)=1,02; (r1/r4)= - 2,69; (r1/r2)·d1=14,5; (r3/r4)·d3=4,59. Фокусное расстояние первого мениска f'1= - 1370 мм, второго мениска f'2=1500 мм. Оптическая система прицельного устройства имеет характеристики: видимое увеличение Г=0,997 крат; угловое поле 2ω=1°; диаметр входного зрачка Dвх=26 мм.

Для осевой точки (фиг.2) телескопическая оптическая система в спектральном диапазоне Δλ=F...С и λ0=λе имеет суммарные аберрации не более 50 угловых секунд, что меньше аберраций глаза человека. Оптическая система, формирующая прицельную марку (фиг.3) в обратном ходе лучей, имеет характеристики: фокусное расстояние f'=50,05 мм; вершинный отрезок S'F=5,23 мм; относительное отверстие 1:2; угловое поле 2ω=3°. Поперечная аберрация для λ=650 нм для осевой точки не более Δу'=0,005 мм и для внеосевой точки не более Δу'=0,01 мм.

Предлагаемое оптическое прицельное устройство работает следующим образом: свет от фона и цели, расположенных в бесконечности со стороны мениска 1, проходит, преломляясь, через мениски 1 и 2 (фиг.1), светоделительный кубик, состоящий из призм 3 и 4, и формирует в бесконечно удаленной плоскости изображение фона и цели. Одновременно свет от источника проходит призму 3, отражаясь от гипотенузной грани с интерференционным спектроделительным покрытием, проходит, преломляясь, мениск 2 объектива, отражается от интерференционного спектроделительного покрытия вогнутой поверхности мениска 1, проходит, преломляясь, мениск 2 и светоделительный кубик, состоящий из призм 3 и 4, и формирует в бесконечно удаленной плоскости изображение прицельной марки. При расположении глаза в выходном зрачке одновременно просматривается фон, цель и прицельная марка, что повышает точность прицеливания.

Благодаря тому обстоятельству, что коллиматорный объектив имеет увеличение 1 крат, он может использоваться как при монокулярном, так и бинокулярном способах прицеливания. Способ прицеливания выбирается стрелком из условий освещенности, требуемой оперативности прицеливания и собственных опыта и навыков.

Таблица
Конструктивные параметры оптической схемы прицельного устройства
Г=1*D = 26, мм2ω=1°
rdМатериал
119,4воздух
99,0812K8
-45,294воздух
-44,264,5К8
17воздух
31К8
воздух

При монокулярном способе прицеливания стрелок, совмещая глаз со световой трубкой, проходящей через оптическую ось прицельного устройства и имеющей размер (диаметр), равный световому диаметру последней оптической детали, одновременно наблюдает цель и прицельную марку, формируемую источником излучения при помощи светоделительного кубика 3, 4 и объектива 1 и 2.

В условиях сумеречной освещенности, при недостаточной яркости изображения цели, видимой через прицельное устройство, возможно использование бинокулярного способа прицеливания, при котором правый глаз стрелка видит изображение прицельной марки, а левый глаз визирует цель. Изображения, фиксируемые правым и левым глазами, синтезируют в сознании стрелка единый образ, и в итоге он видит цель, на фоне которой четко различается прицельная марка. При этом ось ствола оружия совмещается им с выбранным участком на поверхности цели.

Выполнение оптического прицельного устройства в соответствии с предлагаемым изобретением обеспечивает следующие технические результаты:

- монокулярный способ прицеливания;

- бинокулярный способ прицеливания;

- повышение качества изображения;

- отсутствие эффекта параллакса;

- небольшие габариты устройства;

- возможность ведения стрельбы навскидку и по быстро перемещающимся целям;

- устойчивость к ударным нагрузкам.

При этом к признакам, отличающим предлагаемое изобретение от наиболее близкого аналога, следует отнести конструктивные особенности объектива, выполненного из отрицательного и положительного квазиафокальных менисков, обращенных вогнутыми поверхностями друг другу, что позволяет повысить качество изображения как цели (фиг.2), так и прицельной марки (фиг.3), уменьшить параллакс [4] и перемещать прицельную марку для введения поправок без ухудшения качества изображения и параллакса, при одновременном уменьшении габаритов и упрощении конструкции.

Источники информации

1. Патент США №4695159, НКИ 356/247, МКИ G 01 С 09/02, опубл. 1987 г.

2. Патент США №4764011, НКИ 356/25, МКИ G 02 В 23/10, опубл. 1988 г.

3. Патент США №4665622, НКИ 33/241, МКИ F 41 G 1/32, опубл. 1987 г.

4. Справочник «Вычислительная оптика» под общей редакцией проф. М.М.Русинова, Ленинград: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1984 г., стр.317.

Оптическое прицельное устройство для дневного и ночного наблюдения, состоящее из коллиматорной системы в виде двухлинзового склеенного объектива, на одну из поверхностей которого нанесено интерференционное спектроделительное покрытие, и источника света, расположенного вне оптической оси, отличающееся тем, что объектив выполнен в виде отрицательного и положительного квазиафокальных менисков, обращенных вогнутыми поверхностями друг к другу, с интерференционным спектроделительным покрытием на вогнутой поверхности первого от предмета отрицательного мениска и расположенного за вторым положительньм мениском светоделительного кубика, склеенного из двух одинаковых призм с интерференционным спектроделительным покрытием на склеенной гипотенузной грани одной из призм, причем одна из катетных граней первой по ходу лучей призмы перпендикулярна оптической оси и обращена к объективу, а вблизи второй грани располагается источник света, при этом выполняются соотношения:

1<(r1/r2)<1,5;

1<(r3/r4)<1,25;

-5<(r1/r4)<-1;

(r1/r2)d1<15;

(r3/r4)d3<5;

где r1, r2, r3, r4 - радиусы кривизны поверхностей объектива;

d1 и d3 - толщина первого и второго мениска соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к телевизионной технике, к аппаратуре прикладного телевидения, используемой в составе систем поиска, обнаружения и сопровождения удаленных объектов.

Изобретение относится к разделу телевизионной техники, а в ней - к специальным телевизионным системам. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при разработке оптико-электронных систем визирования и прицеливания. .

Изобретение относится к области построения оптических индикаторов, формирующих в поле зрения наблюдателя коллимированные изображения, в частности к проектированию малогабаритных пилотажных-навигационных индикаторов, размещаемых на шлеме (каске) наблюдателя, и может найти применение в авиации, космонавтике, тренажеростроении и других областях техники.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к системам ввода информации в окуляр, и может применяться в наблюдательных приборах, в которых необходимо в процессе наблюдения вводить в окуляр служебную информацию, например измеренную лазерным дальномером дальность до объекта.

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано в приборах ночного видения с электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) и пьезоэлементами.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а конкретнее к визирным оптическим системам, и предназначено для образования визирной линии. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к приборам наблюдения с отражением в поле зрения дополнительного изображения, например, от коллиматоров, разрешаемых на защитном шлеме водителя транспортного средства.

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, в частности к малогабаритным лазерным источникам света, использующимся в оптических прицелах, оптических приборах для строительства и геодезии, оптических системах записи, считывания и передачи информации, медицинской технике.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к оптическим прицелам, и может быть использовано, например, в стрелковых, охотничьих, спортивных оптических прицелах, обеспечивающих возможность наблюдения объектов со сменным увеличением и соответственно со сменным полем зрения. Оптический прицел с дискретной сменой увеличения состоит из объектива, сетки, перемещаемой перпендикулярно оптической оси для изменения направления визирной оси прицела, оборачивающей системы и окуляра, при этом оборачивающая система выполнена из четырех компонентов, первый и третий из которых выводятся из хода лучей при смене увеличения, при этом φ1=(1,4÷1,8)φ2; φ3=-(2÷2,6)φ2; φ4=(0,6÷0,9)φ2; ; , где φ1, φ2, φ3, φ4 - оптические силы первого, второго, третьего и четвертого компонентов оборачивающей системы; - фокусное расстояние объектива; - относительное отверстие объектива; - удаление выходного зрачка прицела от последней поверхности окуляра; lобор - длина оборачивающей системы (расстояние вдоль оптической оси между плоскостями предметов и изображений в оборачивающей системе); L - длина оптической системы прицела (расстояние вдоль оптической оси между первой по ходу лучей преломляющей поверхностью объектива и последней преломляющей поверхностью окуляра); Δn/ΔT - величина температурного изменения показателя преломления материалов линз оптической системы. Техническими результатами изобретения являются реализация дискретной смены увеличения с перепадом не менее 4 крат, уменьшение длины оптической системы, обеспечение одинаковой величины удаления выходного зрачка для каждого из увеличений, повышение сумеречного числа, обеспечение термостабильности оптической системы с одновременным сохранением внутренней выверки и высокого качества изображения в пределах всего поля для каждого из увеличений. 8 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптическим системам наблюдения, измерения дальности до удаленных объектов и прицеливания различного вооружения

Изобретение относится к области вооружения

Изобретение относится к медицинской технике

Прицел // 2364898
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптическим прицелам, используемым для ведения стрельбы из оружия как на небольшие дистанции по быстроперемещающимся целям, так и на среднедальние дистанции как в нормальных условиях, так и в условиях пониженной освещенности

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптическим прицелам, используемым для ведения стрельбы из стрелкового оружия

Изобретение относится к оптическому приборостроению

Оптическое прицельное устройство

Наверх