ЛАЗЕРНЫЙ ИНФРАКРАСНЫЙ ПРИЦЕЛ Российский патент 1998 года по МПК F41G1/38 

Изобретение относится к оптическим прицелам и может быть использовано в качестве индикаторного устройства для точного определения местоположения удаленной опто-электронной мишени, а также в качестве устройства наведения на нее лазерного излучения.

Прототипом изобретения можно считать лазерный телескопический прицел ( патент РФ N 2046269, кл. F 41 G 1/38, 29.10.92), состоящий из смонтированного в его корпусе-трубе объектива, оборачивающей системы, окуляра, круглой оправы с отверстием, ось которого параллельна оси прицела, двух винтовых механизмов с направляющими для взаимно перпендикулярных радиальных юстировочных перемещений оправы, отличающийся тем, что с целью повышения точности прицеливания, как в дневное, так и в сумеречное и даже ночное время при видимой в его поле зрения цели, в осевом отверстии оправы укреплено полупрозрачное зеркало под углом в 45^o к его оси, а в боковом его отверстии, соосном с одним из винтов, установлен на его оси с возможностью осевого юстировочного смещения и фиксации "точечный" источник света полупроводниковый лазер подсвета видимого излучения (λ = О,67 мкм) с излучающей "точкой" - площадкой с размерами - 1 мкм х 5 мкм = 5 мкм², перпендикулярной оси бокового отверстия, причем точка пересечения под прямым углом осей бокового и осевого отверстий в оправе совпадает с отражающей плоскостью полупрозрачного зеркала, равноудалена от фокуса объектива и излучающей площадки лазера после его юстировочной установки и фиксации и расположена между фокусом объектива и оборачивающей системой.

К недостаткам прототипа можно отнести:
- применимость только к мишеням (пусть и слабоосвещенным), но обязательно видимым в поле зрения прицела;
- необходимость использования линзовой оборачивающей системы, что приводит к дополнительным юстировочным требованиям;
- невозможность использования для передачи энергии (в частности, лазерной) на мишень прицеливания.

Целью изобретения является повышение эффективности прицеливания и наведения мощного лазерного излучения на опто-электронную мишень. Принципиально это достигается за счет того, что позиционно-чувствительное фотоприемное устройство (ПЧФУ) выполнено в виде электронно-оптического преобразователя (ЭОП) с узкополосным интерференционным фильтром с полосой пропускания равной ширине спектра инфракрасного полупроводникового лазера (ИПЛ), а между объективом ПЧФУ, который является одновременно и объективом телескопической системой мощного лазерного излучения (МЛИ), и интерференционным фильтром на оси объектива под углом 45^o к ней установлено зеркало с диэлектрическим покрытием (полностью) отражающее мощное лазерное излучение и пропускающее излучение ИПЛ, напротив которого перпендикулярно к оси объектива ПЧФУ установлен окуляр телескопической системы с возможностью осевого перемещения, механизм которого связан пропорциональным соотношением с фокусирующим механизмом линейного перемещения объектива ИПЛ. Причем на выходе объектива ПЧФУ установлен n-канальный перископический сканер с расстоянием между выходами каналов:
d ≥ θl,
а расстояние между оптическими осями объектива ИПЛ и объектива ПЧФУ:
Δ ≤ λ/D•l+D/2,
где
θ - угол поля зрения опто-электронной мишени;
1 - расстояния от сканера до опто-электронной мишени;
D - диаметр объектива опто-электронной мишени;
λ - длина волны ИПЛ.

В конструктивно-техническом смысле поставленная цель достигается за счет того, что чувствительность ЭОПа простирается вплоть до λ = 1,2 мкм, т.е. захватывает практически весь ближний ИК-диапазон излучения. Использование инфракрасного полупроводникового лазера подсвета с излучением длиной волны λ - 0,98 мкм и узкополосного интерференционного фильтра с полосой пропускания равной ширине спектра ИПЛ позволяет работать как днем при ярком солнечном свете, так и ночью, скрытно от традиционно применяемых опто-электронных средств наблюдения. Точность наведения мощного лазерного излучения обеспечивается за счет того, что между объективом ПЧФУ, который является одновременно и объективом телескопической системой МЛИ, и интерференционным фильтром на оси объектива под углом 45^o к ней установлено зеркало с диэлектрическим покрытием (полностью) отражающее мощное лазерное излучение и пропускающее излучение ИПЛ, напротив которого перпендикулярно к оси объектива ПЧФУ установлен окуляр телескопической системы мощного лазерного излучения (ТСМЛИ) с возможностью осевого перемещения, механизм которого связан пропорциональным соотношением с фокусирующим механизмом линейного перемещения объектива ИПЛ.

Причем применение на выходе объектива n-канального перископического сканера с расстоянием между выходами каналов d ≥ θl,, где θ - угол поля зрения опто-электронного объекта, 1 - расстояние от сканера до опто-электронного объекта, обеспечивает как безопасность работы с лазерным прицелом, так и увеличение вероятности обнаружения опто-электронного объекта.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где цифрами обозначено: 1 - ИПЛ подсвета; 2 - объектив ИПЛ; 3-ЭОП; 4 - интерференционный фильтр; 5 - объектив ЭОПа одновременно являющийся объективом ТСМЛИ; 6 - окуляр ТСМЛИ; 7 - зеркало с диэлектрическим покрытием; 8 - редуктор пропорциональной связи между линейными перемещениями объектива 2 и окулятора 6; 9 поворотные зеркала n-канального (на чертеже изображено два канала) перископического сканера; 10 - опто-электронная мишень; 11 - МЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Непрерывное излучение ИПЛ подсвета 1 через объектив 2 поступает на поворотные зеркала 9 n-канального перископического сканера и "просматривает" пространство предположительного нахождения опто-электронной мишени (ОЭМ). Расходимость излучения этого лазера можно менять за счет осевого перемещения объектива 2 от 10^-1 до 10^-3 рад, при этом диаметр пятна излучения меняется на расстоянии 1 км от 100 м до 1 м. При попадании этого излучения на объектив ОЭМ 10, который направлен в сторону защищаемого объекта (выходное зеркало одного из каналов перископического сканера должно находиться в поле зрения ОЭМ), лазерный свет сбликует, т.е. отразится строго в обратном направлении на соответствующий канал перископического сканера. В том случае, когда радиус поперечного сечения пришедшего на сканер пучка r = λ/D•l+D/2 больше расстояния между оптическими осями объектива ИПЛ и объектива ПЧФУ Δ , часть излучения от ОЭМ попадает через объектив 5 и интерференционный фильтр 4 на ЭОП 3.

ЭОП 3 имеет высокую чувствительность к длине волны ИПЛ λ = 0,98 мкм вплоть до 10^-9 Вт и создает на экране светящуюся точку. Расположение этой точки на экране показывает направление оптической оси объектива 5 (а, следовательно, и оси ТСМУ) на ОПМ 10. Если эта точка не попадает в центр площадки ЭОПа, где находится перекрестие, оптически согласованное с осью МЛИ, то вся система поворачивается (например, вручную) до тех пор, пока светящаяся не попадает в перекрестие.

Осуществив их совмещение, можно нажимать на курок силового излучателя, т.к. его ось строго направлена на мишень. МЛИ с λ = 1,06 мкм через окуляр 6, поворотное интерференционное зеркало 7 (совмещающее оптические оси объектива 5 ЭОПа и МЛИ), объектив 5 и через зеркала 9 перископического сканера направляется строго на ОЭМ 10. При наблюдении изображения блика на ЭОПе за счет линейного перемещения объектива 2 ИПЛ добиваются наилучшей фокусировки излучения ИПЛ на объектив ОЭПа, результатом чего является наибольшая яркость светящейся точки на экране ЭОПа. Т.к. фокусирующий механизм ИПЛ связан пропорциональным соотношением за счет редуктора 8 с окуляром ТСМЛИ 6, то при этом осуществляется фокусировка мощного лазерного излучения 11 на ОЭМ. При этом ОЭМ будет повреждена. Угол поля зрения ОЭМ обычно невелик и составляет 2 - 4^o. Для увеличения вероятности обнаружения ОЭМ и увеличения в n раз площади защищаемого объекта n-канальной телескопический сканер выполнен с расстоянием между выходами каналов d ≥ θl,. При этом автоматически достигается защищенность субъекта, работающего с лазерным инфракрасным прицелом.

Использование: изобретение относится к оптическим прицелам и может быть использовано в качестве индикаторного устройства для точного определения местоположения удаленной опто-электронной мишени, а также в качестве устройства наведения на нее лазерного излучения. Сущность изобретения: повышение эффективности прицеливания достигается за счет выполнения позиционно-чувствительного устройства в виде электронно-оптического преобразователя с узкополосным интерференционным фильтром с полосой пропускания, равной ширине спектра инфракрасного полупроводникового лазера, а между объективом позиционно-чувствительного устройства и интерференционным фильтром установлено зеркало с диэлектрическим покрытием, отражающее мощное лазерное излучение. На выходе объектива позиционно-чувствительного устройства установлен N - канальный перископический сканер с расстоянием между выходами каналов: d ≥ θl, расстояние между оптическими осями объектива инфракрасного полупроводникового лазера и объектива позиционно-чувствительного устройства Δ ≤ λ/D•l+D/2 , где θ - угол поля зрения опто-электронной мишени; l - расстояние от сканера до опто-электронной мишени; D - диаметр объектива опто-электронной мишени; λ -длина волны инфракрасного полупроводникового лазера.1 ил.

Лазерный инфракрасный прицел, содержащий инфракрасный полупроводниковый лазер подсвета с объективом, позиционно-чувствительное фотоприемное устройство с объективом и телескопическую систему мощного лазерного излучателя, отличающийся тем, что позиционно-чувствительное фотоприемное устройство выполнено в виде электронно-оптического преобразователя с узкополосным интерференционным фильтром с полосой пропускания, равной ширине спектра инфракрасного полупроводникового лазера, а между объективом позиционно-чувствительного фотоприемного устройства, который является одновременно и объективом телескопической системы мощного лазерного излучателя, и интерференционным фильтром на оси объектива под углом 45^o к ней установлено зеркало с диэлектрическим покрытием, полностью отражающим мощное лазерное излучение и пропускающим излучение инфракрасного полупроводникового лазера, напротив которого перпендикулярно к оси объектива позиционно-чувствительного фотоприемного устройства установлен окуляр телескопической системы мощного лазерного излучателя с возможностью осевого перемещения, механизм которого связан пропорциональным соотношением с фокусирующим механизмом линейного перемещения объектива инфракрасного полупроводникового лазера, причем на выходе объектива позиционно-чувствительного фотоприемного устройства установлен n-канальный перископический сканер с расстоянием между выходами каналов
d ≥ θl,
а расстояние между оптическими осями объектива инфракрасного полупроводникового лазера и объектива позиционно-чувствительного фотоприемного устройства
Δ ≤ λ/D•l+D/2,
где θ - угол поля зрения оптоэлектронной мишени;
l расстояние от сканера до оптоэлектронной мишени;
D диаметр объектива опто-электронной мишени;
λ - длина волны инфракрасного полупроводникового лазера.