Однозрачковый прицел с лазерным дальномером
Владельцы патента RU 2560347:
Открытое Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (RU)
Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и лазерной дальнометрии, а именно к оптическим прицелам со встроенной функцией измерения расстояний до цели. Однозрачковый прицел с лазерным дальномером имеет в своем составе один комбинированный канал, содержащий последовательно установленные объектив, прицельную сетку, линзовую оборачивающую систему, просветный индикатор и окуляр, причем плоскость прицельных знаков сетки совмещена с задним фокусом объектива и передним фокусом линзовой оборачивающей системы, а плоскость светящихся знаков просветного индикатора совмещена с задним фокусом оборачивающей системы и с предметной плоскостью окуляра, при этом в нем между объективом и сеткой установлен спектроделительный куб, спектроделительная плоскость которого выполнена в виде диагональной грани, расположенной таким образом, чтобы сетка, оборачивающая система, просветный индикатор и окуляр работали в проходящем пучке, а в отраженном от спектроделительной плоскости пучке установлены отрицательная линза, формирующая совместно с входным объективом афокальную оптическую систему, четвертьволновая фазовая пластинка из кварца, поляризационный кубик-сплиттер, разделяющий излучающий и приемный каналы дальномера и установленный в положение, при котором его отражающая грань параллельна спектроделительной плоскости спектроделительного куба, и две одинаковые положительные фокусирующие линзы, формирующие одинаковое эквивалентное фокусное расстояние излучающего и приемного трактов лазерного дальномера, после каждой из которых расположены лазерный излучатель или приемник лазерного излучения. Техническими результатами изобретения являются обеспечение ведения прицельной стрельбы с возможностью измерения дальности посредством однозрачковой оптической прицельно-дальномерной оптической системы, имеющей одно общее входное окно как для прицельного визуального канала, так и для передающего и приемного каналов дальномера, и обеспечивающей минимальные потери энергии при прохождении через оптический тракт. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и лазерной дальнометрии, а именно к оптическим прицелам со встроенной функцией измерения расстояний до цели.
Известен целый ряд стрелковых прицелов с лазерным дальномером зарубежных фирм - ZEISS VICTORY DIARANCE 3×12×26T, Bushnell Yardage Pro, Burris Laser-Scope и Nicon Laser IRT, построенных по стандартной схеме с двумя оптическими окнами, одно из которых является входным окном прицельного визуального канала, другое - выходным окном излучающего канала лазерного дальномера.
Наиболее близкими к изобретению по технической сущности является оптическая система прицела с лазерным дальномером ZEISS VICTORY DIARANCE 3×12×26T (Статья «Прицелы с дальномером», журнал «Популярная механика», №4(66), апрель 2008 г., стр.78), которая принята за прототип. Прицел содержит оптическую систему визуального прицельного канала, состоящую из последовательно установленных объектива, прицельной сетки, линзовой оборачивающей системы, просветного индикатора, окуляра, причем плоскость прицельных знаков сетки совмещена с задним фокусом объектива и передним фокусом линзовой оборачивающей системы, а плоскость светящихся знаков просветного индикатора совмещена с задним фокусом оборачивающей системы и с предметной плоскостью окуляра, и отдельную оптическую систему лазерного дальномера.
Недостатком данной системы является наличие двух отдельных каналов, оснащенных собственными объективами и имеющими отдельные входные оптические окна, что увеличивает габариты прицела.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение ведения прицельной стрельбы с возможностью измерения дальности посредством однозрачковой оптической прицельно-дальномерной оптической системы, имеющей одно общее входное окно как для прицельного визуального канала, так и для передающего и приемного каналов дальномера, и обеспечивающей минимальные потери энергии при прохождении через оптический тракт.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается за счет того, что в предлагаемой оптической схеме прицела реализован один комбинированный канал, имеющий в своем составе последовательно установленные объектив, прицельную сетку, линзовую оборачивающую систему, просветный индикатор и окуляр, причем плоскость прицельных знаков сетки совмещена с задним фокусом объектива и передним фокусом линзовой оборачивающей системы, а плоскость светящихся знаков просветного индикатора совмещена с задним фокусом оборачивающей системы и с предметной плоскостью окуляра, но в отличие от известной оптической схемы прототипа в ней между объективом и сеткой установлен спектроделительный куб, спектроделительная плоскость которого выполнена в виде диагональной грани, расположенной таким образом, чтобы сетка, оборачивающая система, просветный индикатор и окуляр работали в проходящем пучке, а в отраженном от спектроделительной плоскости пучке установлены отрицательная линза, формирующая совместно с входным объективом афокальную оптическую систему, четвертьволновая фазовая пластинка из кварца, поляризационный кубик-сплиттер, разделяющий излучающий и приемный каналы дальномера и установленный в положение, при котором его отражающая грань параллельна спектроделительной плоскости спектроделительного куба, и две одинаковые положительные фокусирующие линзы, формирующие одинаковое эквивалентное фокусное расстояние излучающего и приемного трактов лазерного дальномера, после каждой из которых расположены лазерный излучатель или приемник лазерного излучения.
Описанная оптическая схема однозрачкового прицела с лазерным дальномером приведена на фигуре 1.
Конструктивные параметры варианта исполнения оптической схемы однозрачкового прицела с лазерным дальномером приведены в таблице 1.
Параметры такого варианта исполнения однозрачкового прицела с лазерным дальномером:
Визуальный прицельный канал:
| - увеличение | 6 крат |
| - угловое поле зрения | 6,8° |
| - линейная величина поля зрения | |
| при расстоянии прицеливания 100 м | 11,8 мм |
| - предел разрешения | 10 угл. с |
| - диаметр входного зрачка | 48 мм |
| - диаметр выходного зрачка | 8 мм |
| - удаление выходного зрачка | 50 мм |
Дальномерный канал:
| - расчетная длина волны | 0,905 мкм |
| - фокусное расстояние | 101,19 мм |
| - задний фокальный отрезок | 10,35 мм |
| - диаметр выходного (входного) окна | 48 мм |
Система содержит объектив 1, спектроделительный кубик 2, прицельную сетку 3, оборачивающую систему 4, просветный индикатор 5, окуляр 6, отрицательную линзу 7, кварцевую четвертьволновую пластинку 8, поляризационный кубик-сплиттер 9, положительные фокусирующие линзы 10 и 10′, лазерный излучатель 11 и приемник лазерного излучения 12.
В приведенной системе поляризационный сплиттер реализован в виде призмы-куба, состоящей из двух прямоугольных призм, соприкасающихся между собой наклонными гранями, на одной из которых формируется многослойная пленка. Сплиттер обладает свойством пропускать без затухания составляющую поляризованного излучения, параллельную плоскости падения (P-составляющая, у которой вектор электрического поля E лежит в плоскости падения), и отражать наклонными гранями призм составляющую, перпендикулярную плоскости падения (S-составляющая, у которой вектор электрического поля E ортогонален плоскости падения), а многослойная пленка усиливает эффект расщепления.
Спектроделительный кубик реализован в виде призмы-куба, состоящей из двух прямоугольных призм, соприкасающихся между собой наклонными гранями, на одной из которых формируется многослойная пленка, пропускающая только видимую составляющую спектрального диапазона и отражающая часть спектра, соответствующую рабочему спектральному диапазону лазерного излучателя дальномера.
Принцип действия однозрачкового прицела с лазерным дальномером заключается в следующем.
Для визуального прицельного канала
Лучи света от цели проходят объектив 1, спектроделительный кубик 2 и фокусируются в плоскости прицельных знаков прицельной сетки 3, формируя перевернутое изображение цели, затем совместное изображение цели и прицельные знаки сетки 3 переворачиваются оборачивающей системой 4 и фокусируются в плоскости светящихся знаков просветного индикатора 5, после чего совмещенное изображение цели, прицельных знаков и светящихся знаков просветного индикатора рассматриваются глазом наблюдателя через окуляр 6.
Для лазерного дальномера
Линейно поляризованное излучение от излучателя 11 коллимируется положительной линзой 10, меняя исходную расходимость на расходимость, близкую к нулю. Пучок излучения малой расходимости попадает на определенным образом ориентированный сплиттер 9, полностью пропускающий проходящее излучение с направлением линейной поляризации, параллельным плоскости падения, затем проходит через кварцевую четвертьволновую пластинку 8, меняющую линейную поляризацию на круговую, и после афокальной насадки, состоящей из отрицательной линзы 7 и объектива 1 и позволяющей создавать заданный размер пятна излучения, попадает на цель. В отраженных от цели световых лучах вид поляризации сохраняется, но направление вращения вектора электрического поля меняется на противоположное. В этом случае при обратном прохождении через афокальную насадку, состоящую из объектива 1 и отрицательной линзы 7, и вторичном попадании на четвертьволновую пластинку 8 излучение меняет круговую поляризацию на линейную, но с направлением, перпендикулярным направлению пучка, вышедшего из лазерного излучателя (перпендикулярным плоскости падения). Ориентация сплиттера 9 исключает прохождение пучка с измененным направлением поляризации, поэтому излучение полностью отражается от наклонной внутренней грани поляризационного кубика-сплиттера и фокусируется объективом 10′ на приемнике излучения 12, практически не попадая на лазерный излучатель 11. При этом мощность отраженного лазерного излучения, попадающего в фотоприемник, который преобразует световую энергию в электрическую, будет пропорциональна коэффициенту отражения светоделительной поверхности для лазерных лучей с ориентацией, перпендикулярной плоскости падения.
Таким образом, предлагаемая оптическая система дает возможность решать заданные задачи осуществления прицельной стрельбы и дальнометрирования с минимальными потерями энергии при прохождении всех рабочих пучков излучения через единое входное окно и позволяет обеспечить более компактные размеры стрелкового прицела, а также удобство его использования.
Однозрачковый прицел с лазерным дальномером, имеющий в своем составе один комбинированный канал, содержащий последовательно установленные объектив, прицельную сетку, линзовую оборачивающую систему, просветный индикатор и окуляр, причем плоскость прицельных знаков сетки совмещена с задним фокусом объектива и передним фокусом линзовой оборачивающей системы, а плоскость светящихся знаков просветного индикатора совмещена с задним фокусом оборачивающей системы и с предметной плоскостью окуляра, отличающийся тем, что в нем между объективом и сеткой установлен спектроделительный куб, спектроделительная плоскость которого выполнена в виде диагональной грани, расположенной таким образом, чтобы сетка, оборачивающая система, просветный индикатор и окуляр работали в проходящем пучке, а в отраженном от спектроделительной плоскости пучке установлены отрицательная линза, формирующая совместно с входным объективом афокальную оптическую систему, четвертьволновая фазовая пластинка из кварца, поляризационный кубик-сплиттер, разделяющий излучающий и приемный каналы дальномера и установленный в положение, при котором его отражающая грань параллельна спектроделительной плоскости спектроделительного куба, и две одинаковые положительные фокусирующие линзы, формирующие одинаковое эквивалентное фокусное расстояние излучающего и приемного трактов лазерного дальномера, после каждой из которых расположены лазерный излучатель или приемник лазерного излучения.
