ЛАЗЕРНЫЙ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК Российский патент 1998 года по МПК G01C3/00 G02B23/08 

Изобретение относится к лазерным приборам типа дальномеров, целеуказателей, снабженных дневным оптическим визиром, и может быть использовано для их сопряжения с каналом ночного видения или телевизионным каналом.

Из известных лазерных приемопередатчиков [1, 2] наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является лазерный приемопередатчик, описанный в [2]. Указанный приемопередатчик включает излучающий канал, приемный канал и оптический визир, причем оптический визир содержит оптически сопряженные входной объектив, светоделитель, визирную сетку и окуляр.

Недостатками известного лазерного приемопередатчика являются техническая сложность его сопряжения с внешним каналом ночного видения или телевизионным каналом, а также ограниченные возможности по разведке и засечке целей на местности.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей известного лазерного передатчика.

Указанная задача решается за счет того, что в известном лазерном приемопередатчике [2] , включающем излучающий канал, приемный канал и оптический визир, содержащий оптически сопряженные первый входной объектив, светоделитель, первую визирную сетку и окуляр, оптический визир выполнен из широкопольного канала, содержащего первый входной объектив, светоделитель и первую визирную сетку, канала большого увеличения, содержащего оптически сопряженные второй входной объектив, два зеркала и вторую визирную сетку, и устройства оптического сопряжения широкопольного канала и канала большого увеличения с окуляром, содержащего двухканальную линзовую оборачивающую систему и ромбическую призму, установленную на участке параллельного хода лучей в линзовой оборачивающей системе с возможностью поворота вокруг оси, соосной с оптической осью окуляра, при этом введены источник подсветки и третья сетка, оптически сопряженные с одним из зеркал канала большого увеличения, выполненным со светоделительным покрытием, прозрачным для излучения источника подсветки, причем третья визирная сетка установлена в фокальной плоскости второго входного объектива.

Выполнение оптического визира двухканальным с широкопольным каналом и каналом большого увеличения, сопрягаемых с окуляром через двухканальную линзовую оборачивающую систему путем переключения ромбической призмы, установленной на участке параллельного хода лучей в линзовой оборачивающей системе, позволяет расширить функциональные возможности известного приемопередатчика в части разведки целей на местности за счет реализации как широкого обзора местности при наблюдении через широкопольный канал, так и детальной разведки и опознавания целей при наблюдении через канал большого увеличения.

Введение в состав лазерного приемопередатчика третьей визирной сетки с источником подсветки наряду с выполнением одного из зеркал канала большого увеличения со светоделительным покрытием обеспечивает создание на базе канала большого увеличения проектора прицельной марки с большой выходной апертурой, равной входной апертуре объектива канала большого увеличения, что позволяет сопрягать лазерный приемопередатчик с внешним каналом ночного видения или телевизионным каналом за счет передачи изображения с проектора прицельной марки в поле зрения внешнего канала наблюдения, т.е. также расширяет функциональные возможности известного лазерного приемопередатчика. При этом большая выходная апертура проектора прицельной марки существенно упрощает сопряжение лазерного приемопередатчика с внешним каналом наблюдения, поскольку не требует высоких точностей согласования с апертурой внешних устройство переноса изображения в поле зрения внешнего канала наблюдения.

Кроме того, использование канала большого увеличения в качестве проектора прицельной марки при сопряжении лазерного приемопередатчика с внешним каналом наблюдения с учетом экранировки как минимум части апертуры его входного объектива внешним устройством переноса изображения прицельной марки не влияет на потенциал дальномерного канала лазерного приемопередатчика, так как прием отраженного от цели излучения производится через входной объектив широкопольного канала.

И, наконец, при сопряжении лазерного приемопередатчика, например, с внешним каналом ночного видения, снабженным усилителем яркости изображения, технически просто решается задача устранения фоновой засветки, обусловленной попаданием постороннего светового излучения через окуляр лазерного приемопередатчика на входной зрачок объектива канала большого увеличения (выходной зрачок проектора прицельной марки) и далее в апертуру внешнего канала ночного видения. Это производится простой установкой ромбической призмы в положение, в котором она обеспечивает сопряжение окуляра с широкопольным каналом и разрывает оптическую цепь канала большого увеличения.

Визирная сетка проектора прицельной марки может быть выполнена в виде прозрачной для излучения источника подсветки прицельной марки на непрозрачном поле, что позволяет повысить контраст изображения прицельной марки.

Источник подсветки может быть выполнен на основе инфракрасного светодиода для исключения демаскировки в видимом диапазоне длин волн.

Светоделитель широкопольного канала может быть выполнен в виде склейки гипотенузных граней двух прямоугольных призм, причем одна из гипотенузных граней выполнена со светоделительным покрытием, работающим на пропускание излучения видимого диапазона спектра и на отражение излучения на длине волны излучающего канала и представляющем собой эллипс с центром, совпадающим с центром симметрии гипотенузной грани, с размерами осей, соответствующими размерам проекций предельных для угла поля зрения приемного канала лучевых конусов первого входного объектива на гипотенузную грань. Указанное выполнение светоделительного покрытия, при котором площадь покрытия существенно меньше площади гипотенузной грани за счет малого угла зрения приемного канала (около 1 мрад) по сравнению с углом поля зрения широкопольного канала (10^o) позволяет повысить светопропускание широкопольного канала в видимой области спектра.

В настоящее время неизвестны приборы с переменной кратностью увеличения, в которых канал большого увеличения используется одновременно в качестве широкоапертурного проектора прицельной марки и при этом входная апертура приемного канала, совмещенного с широкопольным каналом дневного визира, не изменяется при сопряжении лазерного приемопередатчика с внешним каналом наблюдения, что подтверждает новизну и изобретательский уровень предлагаемого устройства.

На фиг.1,2 и 3 представлено схематическое изображение предлагаемого лазерного приемопередатчика.

Лазерный приемопередатчик 1 содержит излучающий канал 2; широкопольный канал дневного визира, образованный первым входным объективом 3, светоделителем 4 и первой визирной сеткой 5; приемный канал, образованный первым входным объективом 3, светоделителем 4 и фотоприемным устройством 6; канал большого увеличения дневного визира, образованный вторым входным объективом 7, зеркалом 8 и светоделительным зеркалом 9 и второй визирной сеткой 10; проектор прицельной марки, включающий общие с каналом большого увеличения второй входной объектив 7, зеркало 8 и светоделительное зеркало 8, а также третью визирную сетку 11, установленную в фокальной плоскости объектива 7, и инфракрасный светодиод 12; окуляр визира 13; устройство оптического сопряжения широкопольного канала и канала большого увеличения с окуляром 13, содержащее двухканальную линзовую оборачивающую систему с двумя первыми ветвями 14 и 15 и одной второй ветвью 16, и ромбическую призму 17, установленную на участке параллельного хода лучей в линзовой оборачивающей системе с возможностью поворота вокруг оси 18, соосной с оптической осью окуляра визира 13.

Третья визирная сетка 11 выполнена в виде прозрачной для излучения инфракрасного светодиода 12 прицельной марки 19, выполненной на непрозрачном поле 20.

Светоделитель 4 выполнен в виде склейки гипотенузных граней двух прямоугольных призм 21, 22, на одной из гипотенузных граней нанесено светоделительное покрытие 23, которое работает на пропускание излучения видимого диапазона спектра и на отражение излучения на длине волны излучающего канала 2.

Светоделительное покрытие 23 выполнено в виде эллипса 24 с центром, совпадающим с центром симметрии О гипотенузной грани с размерами осей aa' и bb', соответствующими размерами проекций предельных для угла поля зрения ϕ_пр приемного канала лучевых конусов 25 и 26 первого входного объектива 3 на гипотенузную грань светоделителя 4.

Лазерный приемопередатчик 1 сопрягается с внешним каналом наблюдения 27, объектив 28 которого оптически сопряжен с объективом 7 проектора прицельной марки (объективом канала большого увеличения) посредством внешнего устройства переноса изображения 29.

Лазерный приемопередатчик работает следующим образом.

1. Режим наблюдения и наведения через дневной оптический визир
В этом режиме изображение цели на местности формируется объективом 3 широкопольного канала в плоскости первой визирной сетки 5, при этом излучение видимого диапазона спектра проходит через светоделитель 4, испытывая дополнительные потери на площади, занимаемой светоделительным покрытием 23 и составляющей незначительную часть от площади гипотенузной грани светоделителя 4, и объективом 7 канала большого увеличения в плоскости второй визирной сетки 10, при этом излучение видимого диапазона спектра отражается от зеркала 8 и светоделительного зеркала 9. Наблюдение изображения цели на местности и одновременно прицельной марки визирной сетки, по которой производится наведение лазерного приемопередатчика на цель, производится оператором через окуляр 13 дневного визира, вторую ветвь 16 линзовой оборачивающей системы, ромбическую призму 17 и первую ветвь 14 и 15 линзовой оборачивающей системы в зависимости от установки ромбической призмы 17 в положение I или II, что соответствует наблюдению через широкопольный канал или канал большого увеличения.

2. Режим наблюдения и наведения через внешний канал наблюдения
В этом режиме изображение цели на местности формируется объективом 28 внешнего канала наблюдения 27 (ночного, телевизионного). При этом излучение инфракрасного светодиода 12 создает подсвеченное изображение прицельной марки 19 в плоскости третьей визирной сетки 11, которое передается через светоделительное зеркало 9 и зеркало 8 на объектив 7. Далее сформированное объективом 7 изображение прицельной марки заводится внешним устройством переноса изображения 29 в объектив 28 внешнего канала наблюдения 27. Оператор наблюдет изображение цели на местности через внешний канал наблюдения 27 одновременно с изображением прицельной марки, поступающим с объектива 7 канала большого увеличения, и производит по прицельной марке наведение внешнего канала наблюдения 27 и сопряженного с ним лазерного приемопередатчика 1.

При сопряжении лазерного приемопередатчика 1 с каналом ночного видения для устранения фоновой засветки, которая может проходить со стороны окуляра 13 через элементы 16, 17, 15, 10, 9, 8 канала большого увеличения на объектив 7 и далее попадать через устройство переноса изображения 29 в поле зрения ночного канала, ромбическая призма устанавливается в положение I, что блокирует прохождение посторонней засветки со стороны окуляра на объектив 7.

3. Режим измерения дальности
При наблюдении и наведении на цель в режимах 1 и 2 при измерении дальности излучающий канал 2 генерирует лазерный импульс, который распространяется до цели и после отражения от нее обратно. Часть отраженного от цели излучения попадает на входной объектив 3, который формирует лучевой конус (в пределах лучевых конусов 25, 26, определяемых углом поля зрения ϕ_пр приемного канала), отражающийся от светоделительного покрытия 23 и фокусирующийся на чувствительной площадке приемного устройства 6. Сигналы с выхода последнего преобразуются далее в расстояние до цели.

Использование: лазерные приборы типа дальномеров, целеуказателей, снабженных дневным оптическим визиром, может быть использовано для их сопряжения с каналом ночного видения или телевизионным каналом. Лазерный приемопередатчик 1 включает излучающий канал 2, приемный канал и оптический визир, причем оптический визир содержит широкопольный канал с оптически сопряженным первым входным объективом 3, светоделителем 4 и первой визирной сеткой 5 и канал большого увеличения с оптически сопряженными вторым входным объективом 7, двумя зеркалами 8, 9 и второй визирной сеткой 10, а также устройство оптического сопряжения широкопольного канала и канала большого увеличения с окуляром 13 визира, содержащее двухканальную линзовую оборачивающую систему с двумя первыми 14 и 15 и одной второй 16 ветвями и ромбическую призму 17, установленную на участке параллельного хода лучей в линзовой оборачивающей системе с возможностью поворота вокруг оси 18, соосной с оптической осью окуляра 13. С зеркалом 9 канала большого увеличения оптически сопряжены источник подсветки 12 и третья визирная сетка 11, установленная в фокальной плоскости второго входного объектива 7, при этом зеркало 9 выполнено со светоделительным покрытием, прозрачным для излучения источника подсветки 12. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Лазерный приемопередатчик, включающий излучающий канал, приемный канал и оптический визир, содержащий оптически сопряженные первый входной объектив, светоделитель, первую визирную сетку и окуляр, отличающийся тем, что оптический визир содержит широкопольный канал, содержащий первый входной объектив, светоделитель и первую визирную сетку, канал большого увеличения, содержащий оптически сопряженные второй входной объектив, два зеркала и вторую визирную сетку, двухканальную линзовую оборачивающую систему и устройство оптического сопряжения широкопольного канала и канала большого увеличения с окуляром, выполненное в виде ромбической призмы, установленной на участке параллельного хода лучей в линзовой оборачивающей системе с возможностью поворота вокруг оси, сопряженной с оптической осью окуляра, при этом введены источник подсветки и третья сетка, оптически сопряженные с одним из зеркал канала большого увеличения, выполненным со светоделительным покрытием, прозрачным для излучения источника подсветки, причем третья визирная сетка установлена в фокальной плоскости второго входного объектива. 2. Приемопередатчик по п. 1, отличающийся тем, что третья визирная сетка выполнена в виде прозрачной для излучения источника подсветки прицельной марки на непрозрачном поле. 3. Приемопередатчик по п. 1, отличающийся тем, что источник подсветки выполнен в виде инфракрасного светодиода. 4. Приемопередатчик по п. 1, отличающийся тем, что светоделитель широкопольного канала выполнен в виде склейки гипотенузных граней двух прямоугольных призм, причем одна из гипотенузных граней выполнена со светоделительным покрытием, работающим на пропускание излучения видимого диапазона спектра и на отражение излучения на длине волны излучающего канала, при этом светоделительное покрытие выполнено в виде эллипса с центром, совпадающим с центром симметрии гипотенузной грани, с размерами осей, соответствующими размерам проекций предельных для угла поля зрения приемного канала лучевых конусов первого входного объектива на гипотенузную грань.