МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО НАБЛЮДЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК G02B23/04 G02B23/12 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, к устройствам оптического наблюдения, наведения и прицеливания, а именно к перископам.

Известно устройство наблюдения по [1], которое имеет канал прямого визуального наблюдения и оснащено приспособлением для ввода в этот канал усилителя-преобразователя изображения. В устройстве предусмотрены приспособления для ввода селективного зеркала, выполняющего функцию делительного блока, на переднюю грань которого направляется световой поток от источника лазерного излучения для измерения расстояния до наблюдаемого объекта и свет отраженный от объекта, на приемное устройство. Устройство содержит отражатель в виде триппель-призмы, с помощью которого с обратной стороны светоделительного блока строится изображение визирной марки для наблюдателя.

Известно многоканальное устройство наблюдения по [2], содержащее оба канала -канал измерения и канал формирования светящейся марки, оптически связанные при помощи светоделительного блока - полупрозрачного зеркала. Канал измерения включает в себя объектив, приемное устройство, светоделительный блок и источник излучения. Канал формирования светящейся марки содержит коллиматор, оптически сопряженный с приемным устройством посредством полупрозрачного зеркала и отражателя в виде триппель-призмы, между которыми расположен оптический клин, имеющий размеры, соответствующие половине апертуры отражателя
Наиболее близкое по технической сути и принятое заявителем в качестве прототипа является многоканальное устройство наблюдения по [3], содержащее два канала наблюдения, соединенные светоделительным блоком и окуляр. Светоделительный блок расположен таким образом, что часть излучения, поступающая от канала наблюдения пропускается в направлении окуляра частично посредством отражения, частично посредством пропускания излучения светоделительным блоком вдоль общей оси от светоделительного блока к окуляру. Устройство содержит лазерный дальномер, расположенный таким образом, что на его приемное устройство поступает отраженное от объекта излучение вдоль оси объектива одного из каналов наблюдения, причем длина волны излучения лазерного дальномера частично выходит за пределы видимого диапазона. Лазерный дальномер содержит несветящуюся марку.

Как аналоги, так и прототип обладают следующими недостатками:
1. Статичность, однокоординатность, что обеспечивает узкий диапазон слежения за наблюдаемым объектом.

2. Растраиваемость при неблагоприятных внешних условиях, следовательно при эксплуатации требуется дополнительная юстировка
3 Оптические каналы источника излучения и приемного устройства имеют один общий элемент - светоделительный блок, что осложняет работу дальномера.

Задача изобретения заключается в следующем. Создание устройства, обеспечивающего работу нескольких каналов наблюдения с лазерным дальномером, при этом устройство должно стабильно работать при неблагоприятных условиях без дополнительной юстировки и иметь широкий диапазон слежения за наблюдаемым объектом.

Задача решается в предлагаемом многоканальном устройстве наблюдения, включающем в себя по меньшей мере два канала наблюдения, оптически связанные между собой посредством светоделительного блока, лазерный дальномер, содержащий источник излучения и приемное устройство, и марку.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что марка выполнена светящейся и дополнительно введен канал для ее формирования в виде коллиматора, включающего зеркало, прикрепленное к источнику излучения дальномера, нормаль к которому параллельна оптической оси указанного источника излучения и расположенного на половине фокусного расстояния от объектива, в узловой точке которого размещена марка, и по меньшей мере, два отражателя, установленные на оптических осях каналов наблюдения с противоположных сторон светоделительного блока по отношению к составным элементам каналов наблюдения. Источник излучения и приемное устройство лазерного дальномера, коллиматор и светоделительный блок установлены с возможностью поворота на постоянные углы и визирования по высоте, при этом кинематическое передаточное отношение между светоделительным блоком и источником излучения, приемным устройством, коллиматором равно 1/2, а отражатели установлены с возможностью визирования по высоте.

Один из каналов устройства может быть выполнен в нескольких вариантах, например, можно использовать инфракрасный или телевизионный каналы наблюдения. Кроме того предложен вариант канала наблюдения, содержащий один объектив и оптически связанные с ним при помощи поворотного зеркала два канала наблюдения, инфракрасный и телевизионный.

Сущность изобретения заключается в следующем. Устройство содержит несколько каналов, обеспечивающих наблюдение объектов в различных диапазонах спектра и при разных условиях освещенности. Они связаны между собой при помощи светоделительного блока в виде призмы-куба, имеющего возможность поворота на постоянные углы.

Светящаяся марка дальномера визуализируется во всех каналах наблюдения при помощи канала формирования святящейся марки, содержащего коллиматор и отражатели, установленные на оптических осях каналов наблюдения с противоположных сторон светоделительного блока по отношению к составным элементам каналов. Канал формирования святящейся марки оптически связан с каналами наблюдения при помощи светоделительного селективного покрытия, нанесенного на гипотенузную грань призмы-куба.

Нерастраиваемость устройства обеспечивается зеркалом коллиматора, прикрепленным к источнику излучения дальномера, нормаль к которому параллельна оптической оси указанного источника.

Широкий диапазон слежения за наблюдаемым объектом осуществляется посредством установки светоделительного блока, источника и приемного устройства дальномера, коллиматора и отражателей с возможностью визирования по высоте.

На чертеже, поясняющем сущность изобретения показан вариант устройства, содержащий два канала наблюдения 1,2, оптически связанные друг с другом при помощи светоделительного блока 3. В устройство входит лазерный дальномер, содержащий источник излучения 4, приемное устройство 5 с объективом 6. На чертеже также показан канал формирования светящейся марки, который содержит коллиматор, состоящий из расположенных по ходу оптического луча зеркала 7, прикрепленного к источнику 4, объектива 8 с измерительной маркой 9, нанесенной в его узловой точке и освещенной источником света 9а, призму с крышей на катете 10. При этом объектив 8 расположен на половине фокусного расстояния от зеркала 7, нормаль которого параллельна оптической оси источника 4. Канал формирования светящейся марки оптически связан с каналами наблюдения через светоделительный блок 3, выполненный в виде прямоугольной призмы-куба, на гипотенузной грани 11 которой нанесено светоделительное селективное покрытие. Как видно на чертеже на оптических осях основного и дополнительного каналов наблюдения с противоположных сторон призмы-куба 3 относительно элементов каналов расположены отражатели 12,13 в виде триппель-призм. На чертеже показаны варианты одного из каналов наблюдения. Один вариант включает в себя объектив 14, поворотное зеркало 15 и оптически связанные с ним инфракрасный 16 и телевизионный 17 каналы наблюдения. Другой вариант 18 включает в себя только телевизионный или только инфракрасный каналы наблюдения.

Устройство работает следующим образом. Источник 4 излучает лазерный пучок света на визируемый объект наблюдения в одном из режимов работ. Лазерный дальномер работает в невидимой области спектра. Длина волны источника лазерного излучения дальномера более 1 мкм (в интервале длин волн от 1,06 мкм до 1,54 мкм). При нацеливании оператор только по расположению измерительной марки 9, видимой в любой области спектра, может определить до какого объекта дальномер определяет расстояние. Отраженный от объекта свет попадает на приемное устройство 5 с его объективом 6. По времени запаздывания луча света, зная скорость распространения света и частоту, определяют расстояние до объекта. Совместная работа источника и приемного устройства лазерного дальномера осуществляется при наличии большого поля приема (более 10 минут) у приемного устройства. Для обеспечения точности наведения излучения на объект светящаяся марка формируется с помощью зеркала 7, прикрепленного к дальнему (глухому) зеркалу резонатора лазерного дальномера. Нормаль зеркала 7 параллельна оптической оси источника. Таким образом, предлагаемым устройством обеспечивается минимально короткая измерительная база между маркой и объектом, на который направлен источник излучения лазерного дальномера, что существенно повышает нерастраиваемость устройства при различных неблагоприятных условиях. Далее, отразившись от зеркала 7, пучок света проходит объектив 8, с нанесенной в его узловой точке маркой 9, далее проходит призму с крышей на катете 10 и, отразившись, от селективного светоделительного покрытия, нанесенного на гипотенузную грань 11 призмы-куба 3 направляется на отражатель в виде триппель-призмы 12 и, отразившись от него, проходит гипотенузную грань 11 призмы-куба 3 и попадает в канал наблюдения (1 или 2), смешиваясь со светом, отраженным от наблюдаемого объекта. Такой механизм формирования светящейся марки применяется для всех каналов наблюдения и обеспечивает параллельность линий визирования и излучения.

При переключении с одного канала наблюдения на другой призма-куб 3, источник излучения 4, приемное устройство 5 и коллиматор поворачиваются на постоянный угол, при этом соблюдается кинематическое передаточное отношение, по которому призма-куб 3 поворачивается на угол в два раза меньший, чем остальные оптические элементы. Для второго канала наблюдения в устройство введен дополнительный отражатель 13, расположенный на оптической оси канала 2 с противоположной стороны призмы-куба 3 относительно других элементов этого канала.

При визировании по высоте источник 4, приемное устройство 5, коллиматор и светоделительный блок 3, а также отражатели 12 и 13 имеют возможность поворота на угол визирования, что существенно увеличивает диапазон слежения за объектом.

Один из описанных выше вариантов канала наблюдения работает следующим образом. Свет от наблюдаемого объекта проходит светоделительный блок - призму-куб 3, отразившись от ее гипотенузной грани, смешавшись со светом, исходящим от марки 9, попадает в объектив 14 и далее, на поворотное зеркало 15, с помощью переключения которого происходит выбор канала наблюдения. Отразившись от зеркала 15, свет попадает в инфракрасный 16 или телевизионный 17 канал наблюдения.

Другой описанный вариант 18 второго канала наблюдения работает аналогично, но в нем не происходит выбора канала наблюдения, а работает только один из каналов: либо телевизионный, либо инфракрасный.

Литература
1. Акц.з. ФРГ N 2656673, от 29.12.75, опуб. 29.06.78.

2. A.C.CCCP N 1679455, от 29.09.88, опуб. БИ 35, 1991.

3. Патент Великобритании N 1431857 (прототип).

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам оптического наблюдения, наведения и прицеливания, а именно к перископам. Устройство обеспечивает стабильную работу нескольких каналов наблюдения с лазерным дальномером при неблагоприятных условиях без дополнительной юстировки и с широким диапазоном слежения за наблюдаемым объектом. Устройство наблюдения содержит по меньшей мере два канала наблюдения, оптически связанные между собой посредством светоделительного блока, лазерный дальномер, содержащий источник излучения и приемное устройство, и марку. Марка выполнена светящейся, и существует канал для ее формирования в виде коллиматора. Два отражателя установлены на оптических осях каналов наблюдения с противоположных сторон светоделительного блока по отношению к составным элементам каналов наблюдения. Источник излучения и приемное устройство лазерного дальномера, коллиматор и светоделительный блок установлены с возможностью поворота на постоянные углы и визирования по высоте, при этом кинематическое передаточное отношение между светоделительным блоком и источником излучения, приемным устройством, коллиматором равно 1/2, а отражатели установлены с возможностью визирования по высоте. Один из каналов устройства может быть выполнен в нескольких вариантах, например можно использовать инфракрасный или телевизионный каналы наблюдения. Кроме того, возможно выполнение канала наблюдения в виде одного объектива и оптически связанных с ним при помощи поворотного зеркала двух каналов наблюдения, инфракрасного и телевизионного. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Многоканальное устройство наблюдения, включающее в себя, по меньшей мере, два канала наблюдения, оптически связанные между собой посредством светоделительного блока, лазерный дальномер, содержащий источник излучения и приемное устройство, и марку, отличающееся тем, что марка выполнена светящейся и дополнительно введен канал для ее формирования в виде коллиматора, включающего зеркало, прикрепленное к источнику излучения дальномера, нормаль к которому параллельна оптической оси указанного источника излучения и расположенного на половине фокусного расстояния от объектива, в узловой точке которого размещена марка, и по меньшей мере, два отражателя, установленные на оптических осях каналов наблюдения с противоположных сторон светоделительного блока по отношению к составным элементам каналов наблюдения, источник излучения и приемное устройство лазерного дальномера, коллиматор и светоделительный блок установлены с возможностью поворота на постоянные углы и визирования по высоте, при этом кинематическое передаточное отношение между светоделительным блоком и источником излучения, приемным устройством, коллиматором равно 1/2, а отражатели установлены с возможностью визирования по высоте. 2. Многоканальное устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что один из каналов наблюдения выполнен инфракрасным. 3. Многоканальное устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что один из каналов наблюдения выполнен телевизионным. 4. Многоканальное устройство наблюдения по п.1, отличающееся тем, что один из каналов наблюдения содержит один объектив и оптически связанные с ним при помощи поворотного зеркала два канала наблюдения. 5. Многоканальное устройство наблюдения по п.4, отличающееся тем, что один из каналов наблюдения включает в себя инфракрасный и телевизионный каналы.