ОПТИЧЕСКИЙ ВИЗИР Российский патент 1995 года по МПК F41G1/52 G02B23/00 

Изобретение относится к офтальмооптической технике, в частности к беспаралаксным, высокоточным, прямого видения визирным устройствам, и может быть использовано в медицине, геодезии, астрономии, космонавтике, точной механике, военном деле, строительстве, авиации, судоходстве.

Известно оптическое визирное устройство, содержащее установленные в светонепроницаемом корпусе источник света, формирующий прицельный маркер, первый светоделительный куб, ось симметрии которого проходит по оси визирования, положительную линзу, отражающее зеркало, установленное с возможностью поворота вокруг оси, узел регулирования визира, микро-ЭВМ, связанную первым входом с блоком ввода данных, а вторым входом с выходом источника питания, при этом положительная линза выполнена в виде линзы Френеля [1]
Известен способ осуществления линии прицеливания и устройство для его реализации, содержащее стеклянную пластинку, покрытую слоем непрозрачного вещества, помещенную в фокальной плоскости объектива. В непрозрачном слое прорезано перекрестье или какая-либо другая прицельная марка. Наружная сторона этой пластинки матирована и освещается электролампочкой. На пути параллельных пучков лучей, выходящих из объектива под углом 45^о к оси центрального пучка, размещена стеклянная плоскопараллельная отражательная пластина, позволяющая наблюдателю увидеть изображение цели и наложенное на нее изображение светящейся прицельной марки [2]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству аналогом является оптический визир, содержащий входной светоделительный элемент и оптически сопряженную с ним через передающую систему прицельную марку в виде точечного источника света, а также механизм коррекции положения прицельной марки и систему ввода и формирования данных о цели [3]
Недостатками известных устройств является то, что они не позволяют осуществлять прицеливание бинокулярно, без ограничения угла поля зрения, и имеют эффект паралакса.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание оптического устройства, не вносящего оптических изменений при наблюдении оператором за объектом, позволяющего производить прицеливание бинокулярно, без ограничения угла поля зрения, не имеющего эффекта паралакса, обладающего прецизионной точностью наводки на цель, позволяющего работать при сумеречном освещении и при любых климатических условиях, имеющего простое ручное устройство введения поправок на дальность до цели и ее скорость, имеющего возможность автоматического введения поправок на дальность до цели и ее скорость от внешних устройств, определяющих данные о цели имеющего возможность оптического совмещения с другими средствами наблюдения (телевидение, устройства ночного ведения, увеличивающая оптика).

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение точности устройства и улучшение его эксплуатационных характеристик.

Технический результат достигается тем, что система ввода и формирования данных о цели состоит из матричного дисплея, сопряженного с входным светоделительным элементом вторым светоделительным элементом, расположенным за источником света и сопряженным с ним, блока формирования данных, первый выход которого подключен к дисплею, а второй к источнику света, ротационных датчиков скорости и дальности цели и кнопочной информационной панели, выходы которых подключены к блоку формирования данных, а механизм коррекции положения марки выполнен в виде расположенного за передающей оптикой наклонного зеркала, установленного с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной визирной оси и в плоскости перпендикулярной этой оси. Кроме того, входной светоделительный элемент выполнен в виде светоделительного куба. Оптический визир снабжен светонепроницаемым корпусом, передающая оптика выполнена в виде линзы Френеля.

Кроме того, оптический визир снабжен солнечной батареей, выход которой подключен к источнику питания, и блоком ввода внешних данных, выход которого подключен к входу блока формирования данных.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого визира; на фиг. 2 вид прицельного поля при статическом передвижении; на фиг. 3 приведен вид прицельного поля при передвижении объекта.

Оптический визир состоит из светонепроницаемого корпуса 1 с элементами 2 и 3 его крепления к устройствам 4, которые необходимо навести на цель.

В окне корпуса 1 с внешней стороны расположен входной светоделительный элемент 5, выполненный в виде светоделительного куба. Перед кубом 5 с внутренней стороны расположена передающая оптика 6, выполненная в виде положительной линзы Френеля. Перед линзой 6 расположен механизм 7 коррекции положения марки, выполненный в виде отражающего зеркала, имеющего две степени свободы, необходимые для установки сопряжения наводимого устройства 4. Установка сопряжения производится настроечными осями (не показано). Перед отражающим зеркалом 7 расположен второй светоделительный элемент 8, выполненный в виде светоделительного куба, с одной стороны которого расположен точечный источник света 9, а с другой стороны светоизлучающий матричный дисплей 10.

Блок 11 формирования данных, выполненный в виде компьютера, к входу 12 которого подсоединен выход 13 кнопочной панели 14. К входу 15 микрокомпьютера 11 подсоединен выход 16 ротационного датчика 17 дальности до объекта. К входу 18 микрокомпьютера 11 подсоединен выход 19 ротационного датчика 20 скорости объекта. К входу 21 микрокомпьютера 11 подсоединен выход 22 электрического устройства 23 ввода данных, предназначенного для приема внешней информации, характеризующей параметры объекта. К входу 24 микрокомпьютера 11 подсоединен выход 25 источника 26 питания от внешнего освещения. К входу 27 источника питания 26 подсоединен выход 28 солнечной батареи 29, которая предназначена для подзарядки источника 26 питания от внешнего освещения. Выход 30 микрокомпьютера 11 соединен с входом 31 точечного источника 9 света. Выход 32 микрокомпьютера 11 соединен с входом 33 дисплея 10. (Глаз оператора обозначен поз. 34, объект 35).

Входной светоделительный куб 5 имеет диагональную поверхность 36 и вертикальную боковую поверхность 37. Отражающее зеркало 7 установлено с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной визирной оси 38, и в плоскости, перпендикулярной этой оси, по оси 39.

На фиг. 2 обозначены основной прицельный маркер 40, дополнительный прицельный маркер 41 упреждения по дальности, цифровой индикатор 42 дальности до объекта 35, цифровой индикатор 43 скорости объекта 35 и цифровой индикатор 44 текущего времени. На фиг. 3 показан дополнительный двойной прицельный маркер 45, учитывающий упреждение скорости перемещения объекта 35.

Визир работает следующим образом.

Корпус 1 визира крепежными элементами 2 и 3 крепится к устройству 4, с которым работает визир. Глаз оператора смотрит на удаленный объект 35 через входной светоделительный куб 5, видя объект 35 естественным образом и без оптических изменений. Второй глаз оператора смотрит на удаленный объект 35 помимо куба 5. Таким образом оператор смотрит на удаленный объект 35 бинокулярно.

Лучи включенного точечного источника света 9 проходят второй светоделительный куб 8, отражаются под углом от зеркала 7, попадают на линзу Френеля 6 по линиям L1, L2, L3. Пройдя линзу Френеля 6, лучи отражаются от поверхности 36 куба 5 и попадают в глаз 34 оператора. В этом случае глаз 34 оператора видит изображение удаленного объекта 35 с наложенным на него изображением светящегося тела точечного источника света 9, увеличенного с кратностью линзы 6. Одновременно на прицельном поле (фиг.2) получают проекцию изображения матричного дисплея 10 по линии L1, L2, L3. Таким образом, глаз 34 оператора видит совокупность трех изображений: изображение удаленного объекта 35, изображение светящегося тела источника света 9 (в дальнейшем называемого "Основной прицельный маркер") и изображение матричного дисплея 10. Полученные изображения основного прицельного маркера и матричного дисплея 10 будут без эффекта паралакса по отношению к изображению удаленного объекта 35 при перемещении глаза 34 оператора в пределах геометрической высоты стороны фронтальной части 37 куба 5 (перемещение глаза 34 по вертикали) и его геометрической ширины (перемещение глаза 34 по горизонтали).

Для получения сопряжения оптической оси визира и рабочей оси направленности устройства 4, на котором он установлен, служит юстировочный механизм (не показан) зеркала 7. Лучи внешнего освещения падают на солнечную батарею 29, расположенную в окне корпуса 1, которая подключена к источнику питания 26 и служит для ее подзарядки. Выход 25 источника питания 26 подсоединен к входу 24 микрокомпьютера 11, который является входом питания микрокомпьютера 11. Микрокомпьютер 11 управляется посредством кнопочной панели 14, подключенной к входу 12 микрокомпьютера 11, посредством ротационного датчика 17 ручной установки дальности до цели, посредством датчика 20 ручной установки скорости цели и посредством сигналов, поступающих от внешних устройств (не показан), определяющих характеристики объекта (автоматический режим). Положение дополнительного маркера 41 (фиг.2) относительно основного маркера 40 зависит от дальности до объекта 35, числовое значение которого в метрах выведено на индикатор 42.

Посредством ротационного датчика 20 (ручная установка скорости объекта) в дополнение к имеющемуся маркеру 40, 41 дополнительно вводится симметрично расположенный относительно них двойной маркер 45, величина расстояния каждого из которых относительно вертикальной оси маркеров 40, 41 пропорциональна скорости объекта 35, при этом прицеливание производится бинокулярно, без ограничения угла поля зрения с высокой степенью точности, при отсутствии эффекта паралакса с возможностью наведения на цель в условиях ограниченной видимости и с улучшенными эксплуатационными характеристиками оптического визира.

Использование: в офтальмооптической технике, в частности в беспаралаксных высокоточных прямого видения визирных устройствах. Сущность изобретения: в оптическом визире, содержащем входной светоделительный элемент 5 и оптически сопряженную с ним через передающую систему 6, 7, 8 прицельную марку 9 в виде точечного источника света, механизм коррекции положения прицельной марки, выполненный в виде расположенного за передающей оптикой 6 наклонного зеркала 7, установленного с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной визирной оси 38, и в плоскости, перпендикулярной этой оси, и систему ввода и формирования данных о цели, состоящую из матричного дисплея 10, сопряженного с входным светоделительным элементом 5 вторым светоделительным элементом 8, расположенным за источником света 9 и сопряженным с ним, блока формирования данных 22, ротационных датчиков скорости 20 и дальности 17 цели и кнопочной информационной панели 14. При этом входной светоделительный элемент 5 выполнен в виде светоделительного куба, корпус 1 оптического визира выполнен светонепроницаемым, передающая оптика 6 выполнена в виде линзы Френеля, источник питания 26 подключен к солнечной батарее 29. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ОПТИЧЕСКИЙ ВИЗИР, содержащий входной светоделительный элемент и оптически сопряженную с ним через передающую систему прицельную марку в виде точечного источника света, а также механизм коррекции положения прицельной марки и систему ввода и формирования данных о цели, отличающийся тем, что система ввода и формирования данных о цели состоит из матричного дисплея, сопряженного с входным светоделительным элементом вторым светоделительным элементом, расположенным за источником света и сопряженным с ним, блока формирования данных, первый выход которого подключен к дисплею, а второй к источнику света, ротационных датчиков скорости и дальности цели и кнопочной информационной панели, выходы которых подключены к блоку формирования данных, а механизм коррекции положения марки выполнен в виде расположенного за передающей оптикой наклонного зеркала, установленного с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной визирной оси, и в плоскости, перпендикулярной этой оси. 2. Визир по п.1, отличающийся тем, что входной светоделительный элемент выполнен в виде светоделительного куба. 3. Визир по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен светонепроницаемым корпусом. 4. Визир по п. 1, отличающийся тем, что передающая оптика выполнена в виде линзы Френеля. 5. Визир по п.1, отличающийся тем, что он снабжен солнечной батареей, выход которой подключен к источнику питания. 6. Визир по п.1, отличающийся тем, что он снабжен блоком ввода внешних данных, выход которого подключен к входу блока формирования данных.