РАКУРСНЫЙ ПРИЦЕЛ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК F41G1/32 G02B27/30 

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к оптическим прицелам для стрелкового оружия.

Оптические прицелы значительно повышают эффективность стрельбы. Для прицеливания, как правило, требуется обеспечить фиксированное положение глаза относительно прицела. Принятие такого положения глаза относительно прицела требует дополнительных затрат времени на прицеливание.

Известны оптические прицелы для стрелкового оружия, которые требуют фиксированного положения глаза в пределах выходного зрачка прицела. Диаметр их выходного зрачка может составлять несколько миллиметров. Для осуществления операции прицеливания с помощью таких прицелов необходимо совместить зрачок глаза с выходным зрачком прицела. Для облегчения этой операции служат специальные наглазники. К таким прицелам относится, например, широко распространенный прицел ПСО, содержащий объектив, оборачивающую систему, прицельный знак и окуляр [Наставление по стрелковому делу, 7,62-мм винтовка Драгунова (СВД). Военное издательство МО СССР, 1964, стр.39-47, 117].

Недостатком прицела является необходимость точного позиционирования глаза относительно прицела из-за малого выходного зрачка прицела, что требует дополнительных затрат времени на прицеливание, что особенно критично для условий динамичного боя.

Известны коллиматорные и телескопические прицелы с однократным увеличением, которые обеспечивают большую относительную свободу расположения глаза стрелка, а именно в пределах достаточно большого диаметра выходного зрачка коллимирующего объектива, например прицел, содержащий оптически связанные отражатели, коллимирующую оптическую систему и прицельный знак - лазерный источник излучения, расположенный в фокусе коллимирующей оптической системы. Между отражателями размещен регулируемый ослабитель, а отражатели выполнены частично прозрачными [патент РФ 2098738, МПК F 41 G 1/35, 1/36, 3/00, G 02 В 23/02].

Недостатком прицела является малое поле видимости прицельного знака при значительном удалении прицела от глаза. Значительное удаление прицела от глаза на расстояния большие, чем размеры возможных наглазников, характерно для штурмового оружия, в котором прицел размещается так, чтобы не ограничивать обзор местности и обеспечивать маневренность оружия.

Наиболее близким к заявляемому устройству - прототипом является коллиматорный прицел "Нить-А" для автомата АК-74Н, содержащий оптически связанные прицельный знак, коллимирующую оптическую систему прицельного знака (объектив) и частично прозрачный отражатель. Прицельным знаком является сетка. В ночных условиях она подсвечена тритиевым источником света. В качестве частично прозрачного отражателя использован светоделительный кубик. В прицеле имеется второй отражатель - зеркало для уменьшения вертикального габарита прицела. В данном прицеле глаз стрелка может занимать любое положение в пределах диаметра выходного зрачка прицела, составляющего 12 мм. При этом обеспечивается необходимая точность прицеливания для автомата АК-74Н на дальностях до 400 метров [Изделие "Нить-А". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. АЛ3.812.192 ТО].

Недостатком прицела является малое поле видимости прицельного знака, что приводит к его малой эффективности при стрельбе из крайне неустойчивых положений, например в движении с борта транспортного средства, так как малый диаметр выходного зрачка, определяющий поле видимости прицельного знака при приемлемом удалении глаза от объектива коллимирующей оптической системы, обуславливает сложность удержания прицельного знака на цели при значительных угловых смещениях оружия, и, как следствие, частые пропуски момента прицельного выстрела.

В таком устройстве расширить поле видимости прицельного знака можно за счет увеличения диаметра выходного зрачка коллимирующей оптической системы прицельного знака (объектива), что в свою очередь приведет к увеличению массы и габаритов прицела.

Для штурмового оружия (автоматы, пистолет-пулеметы, специальные снайперские и штурмовые винтовки) характерна стрельба на относительно небольших дистанциях в условиях дефицита времени на прицеливание и необходимости широкого обзора местности для постоянного визуального контроля за тактической ситуацией. Поэтому прицел для такого оружия при небольшой его массе должен иметь широкий обзор местности (поле зрения прицела) и широкое поле видимости прицельного знака (положение глаза относительно прицела, при котором прицельный знак виден при различных поворотах оружия - ракурсность прицела).

Задачей изобретения является сокращение времени прицеливания за счет увеличения поля видимости прицельного знака без увеличения габаритов оптики прицела и облегчение удержания прицела на цели при стрельбе из неустойчивых положений.

Поставленная задача может быть решена тремя вариантами ракурсного прицела.

По первому варианту поставленная задача решается тем, что в прицеле, содержащем оптически связанные прицельный знак, коллимирующую оптическую систему прицельного знака и частично прозрачный отражатель, прицельный знак выполнен, по крайней мере, двухфрагментным, т.е. состоящим из двух или более элементов, с центральным фрагментом, расположенным в фокусе коллимирующей оптической системы прицельного знака, и с периферийным фрагментом бокового (ракурсного) визирования, расположенным вне фокуса коллимирующей оптической системы прицельного знака.

В таком ракурсном прицеле в качестве центрального фрагмента прицельного знака может быть использован лазер. В этом случае для реализации прицелом дополнительной функции прицела - целеуказателя ракурсный прицел может быть оснащен вторым частично прозрачным отражателем для вывода сколлимированного лазерного луча на цель.

Фрагменты прицельного знака могут быть выполнены в виде традиционных сеток, нанесенных на разные стороны стеклянной пластины.

По второму варианту поставленная задача решается тем, что в прицеле, содержащем оптически связанные прицельный знак, коллимирующую оптическую систему прицельного знака и частично прозрачный отражатель, коллимирующая оптическая система прицельного знака выполнена, по крайней мере, с двумя различными положениями фокуса, а прицельный знак расположен в одном из ее фокусов.

В таком ракурсном прицеле двухфокусная коллимирующая оптическая система прицельного знака может быть выполнена из однофокусной коллимирующей оптической системы и кольцевой линзы, а прицельный знак при этом расположен в фокусе центральной части коллимирующей оптической системы прицельного знака.

В другом случае реализации ракурсного прицела двухфокусная коллимирующая оптическая система прицельного знака может быть выполнена из однофокусной коллимирующей оптической системы, дополнительно оснащенной расположенной на оптической оси линзой с меньшим световым диаметром, а прицельный знак расположен в фокусе центральной части коллимирующей оптической системы прицельного знака.

Кроме того, в частном случае реализации ракурсного прицела двухфокусная коллимирующая оптическая система прицельного знака может быть выполнена из однофокусной коллимирующей оптической системы, дополненной кольцевой плоскопараллельной пластиной, а прицельный знак расположен в фокусе центральной части коллимирующей оптической системы прицельного знака.

Кроме того, в частном случае реализации ракурсного прицела на оптической оси однофокусной коллимирующей оптической системы прицельного знака дополнительно может быть установлена плоскопараллельная пластина меньшего диаметра, а прицельный знак расположен в фокусе центральной части коллимирующей оптической системы прицельного знака.

В качестве прицельного знака прицела может быть использован лазер. В этом случае для реализации прицелом дополнительной функции прицела - целеуказателя ракурсный прицел может быть оснащен вторым частично прозрачным отражателем.

Прицельный знак может быть выполнен в виде традиционной сетки.

По третьему варианту поставленная задача решается тем, что прицел, содержащий оптически связанные прицельный знак, коллимирующую оптическую систему прицельного знака и частично прозрачный отражатель, оснащен вторым прицельным знаком и коллимирующей оптической системой второго прицельного знака, установленными по ходу луча после первой коллимирующей оптической системы.

Коллимирующая оптическая система второго прицельного знака в центральной части может быть выполнена без оптической силы, а второй прицельный знак расположен вне ее оптической оси.

Прицельными знаками могут служить традиционные сетки: первая - с центральным знаком, вторая - с периферийными метками.

В качестве первого прицельного знака может быть использован лазер, а для придания функции целеуказания прицел может быть оснащен вторым частично прозрачным отражателем.

Примеры конкретной реализации ракурсного прицела приведены на фиг.1-4.

На фиг.1 представлен первый вариант ракурсного прицела с двухфрагментным прицельным знаком.

На фиг.2 представлен первый вариант ракурсного прицела с лазером в качестве центрального фрагмента прицельного знака и двумя отражателями.

На фиг. 3 представлен второй вариант ракурсного прицела с двухфокусной коллимирующей оптической системой с кольцевой линзой.

На фиг.4 представлен третий вариант ракурсного прицела с дополнительным прицельным знаком и дополнительной коллимирующей оптической системой.

Ракурсный прицел (фиг.1-4) содержит оптически связанные прицельный знак 1, коллимирующую оптическую систему 2 прицельного знака и отражатель 3, выполненный частично прозрачным.

В ракурсном прицеле по первому варианту (фиг.1, 2) прицельный знак 1 выполнен двухфрагментным: из центрального фрагмента 4 и периферийного фрагмента бокового визирования 5.

В ракурсном прицеле (фиг.1) фрагменты прицельного знака 1 выполнены на стеклянных пластинах методом гравировки и установлены: центральный фрагмент 4 в фокусе F коллимирующей оптической системы 2 прицельного знака, а периферийный фрагмент бокового визирования 5 на расстоянии ΔF от ее фокуса.

Ракурсный прицел (фиг.2) дополнительно содержит отражатель 6, установленный между коллимирующей оптической системой 2 прицельного знака и отражателем 3 и оптически связанный с ними. Отражатель 6, как и отражатель 3, выполнен частично прозрачным. В качестве центрального фрагмента 4 использован полупроводниковый лазер, установленный в фокусе коллимирующей оптической системы 2 прицельного знака.

В ракурсном прицеле по второму варианту (фиг.3) коллимирующая оптическая система 2 выполнена в виде двух линз: линзы малого диаметра 7, расположенной в осевой части коллимирующей оптической системы 2, и линзы большого диаметра 8. Центральная часть коллимирующей оптической системы 2, ограниченная линзой малого диаметра 7, и ее периферийная часть имеют разные фокусные расстояния. Прицельный знак 1 расположен в фокусе центральной части коллимирующей оптической системы 2. Относительно периферийной части коллимирующей оптической системы 2 прицельный знак 1 расфокусирован. Апертуры периферийной части и центральной части коллимирующей оптической системы 2 подобраны таким образом, что широкое поле В видимости прицельного знака 1 образует кольцевой конус, т.е. внутри поля А изображение прицельного знака 1 не видно.

Ракурсный прицел по третьему варианту (фиг.4) дополнительно содержит прицельный знак 9 и коллимирующую оптическую систему 10 прицельного знака, размещенные между установленными по ходу луча частично прозрачными отражателями 6 и 3, в качестве которых применены стеклянные пластины без покрытия. Прицельный знак 9 выполнен в виде стеклянной пластины с гравировкой 11 во внеосевой части. В качестве коллимирующей системы 10 применена линза с фокусом F₂ и отверстием в центральной части. Прицельный знак 9 расфокусирован на величину Δ.

Прицел по первому варианту (фиг.1) работает следующим образом.

Сколлимированное коллимирующей оптической системой 2 изображение центрального фрагмента 4 переносится в бесконечность и направляется отражателем 3 в глаз стрелка в виде параллельного пучка А.

Периферийный фрагмент бокового визирования 5 находится не в фокусе коллимирующей оптической системы 2, и его изображение проецируется в глаз расходящимся пучком В. Поле видимости глазом периферийного фрагмента бокового визирования 5 превосходит поле видимости центрального фрагмента 4.

В пределах поля А стрелок через частично прозрачный отражатель 3 видит цель и отраженное отражателем 3 изображение центрального фрагмента 4. Совмещая изображение центрального фрагмента 4 прицельного знака 1 и цели, стрелок производит прицеливание.

За пределами поля А стрелок не видит изображения центрального фрагмента 4. В поле В стрелок видит изображение только периферийного фрагмента бокового визирования 5. Из-за параллакса, вызванного расфокусировкой периферийного фрагмента бокового визирования 5, прицеливание в цель по его изображению невозможно. Изображение периферийного фрагмента бокового визирования 5 может наблюдаться под различными ракурсами в пределах широкого поля В. Это позволяет быстро обнаружить глазом прицельный знак 1 и затем уже в пределах поля В найти положение глаза, при котором видно изображение центрального фрагмента 4, т.е. поместить глаз в поле А и произвести прицеливание.

Процесс прицеливания с помощью оптического прицела - прототипа при удалении прицела от глаза можно разбить на два этапа:
- поиск глазом положения, при котором виден прицельный знак, по которому ведется прицеливание (т.е. поиск глазом узкого поля А);
- совмещение изображения прицельного знака с целью путем разворота оружия с прицелом.

При этом поиск глазом положения, при котором прицельный знак виден, в условиях отсутствия пространственных "ориентиров" носит случайный характер, а стрелок вынужден либо приближать глаз к прицелу, либо совершать поисковые движения головой вверх, вниз, вправо, влево, по кругу.

В предлагаемом ракурсном прицеле поиск глазом изображения прицельного знака разбивается на две стадии: поиск изображения периферийного фрагмента бокового визирования 5 (поиск широкого поля В) и поиск внутри этого ограниченного поля В изображения центрального фрагмента 4 (узкого поля А), используя пространственные ориентиры широкого поля В.

Обнаружить глазом широкое поле В, а затем внутри этого ограниченного поля найти глазом узкое поле А быстрее, чем сразу найти глазом узкое поле А.

При использовании предлагаемого ракурсного прицела сокращается время поиска прицельного знака и, следовательно, время прицеливания. За счет создания расходящегося пучка размер поля видимости прицельного знака увеличивается без увеличения диаметра оптики прицела и тем больше, чем дальше прицел располагается от глаза, что особенно важно для прицеливания и удержания оружия на цели в неустойчивых положениях.

Ракурсный прицел (фиг.2) работает аналогично приведенному на фиг.1. Дополнительно через частично прозрачный отражатель 6 сколлимированное лазерное излучение направляется на цель и служит для целеуказания. Таким образом, ракурсный прицел приобретает дополнительные возможности и может служить прицелом-целеуказателем.

Прицел по варианту 2 работает следующим образом.

Центральная часть коллимирующей оптической системы 2 строит изображение прицельного знака 1 в виде сколлимированного параллельного пучка А. Периферийная часть коллимирующей оптической системы 2 строит изображение прицельного знака 1 в виде расходящегося пучка В. Оба пучка направляются в глаз стрелка отражателем 3, через который стрелок может наблюдать цель.

В пределах поля А стрелок через частично прозрачный отражатель 3 видит цель и отраженное отражателем 3 резкое изображение прицельного знака 1. Совмещая изображение прицельного знака 1 и цели, стрелок производит прицеливание.

За пределами поля А в поле В стрелок видит только изображение прицельного знака 2, построенное периферийной частью коллимирующей оптической системы 2. Из-за параллакса, вызванного расфокусировкой, прицеливание в цель в поле В невозможно. Изображение прицельного знака 1 может наблюдаться в расходящемся пучке под различными ракурсами в пределах широкого поля В. Это позволяет быстро обнаружить глазом прицельный знак 1 и затем уже в пределах поля В найти положение глаза, при котором видно резкое изображение прицельного знака 1, т.е. поместить глаз в поле А и произвести прицеливание.

Прицеливание таким ракурсным прицелом осуществляется аналогично прицеливанию прицелом по варианту 1 (фиг.1, 2).

При использовании предлагаемого ракурсного прицела сокращается время поиска прицельного знака и, следовательно, время прицеливания. За счет создания расходящегося пучка размер поля видимости прицельного знака увеличивается без увеличения диаметра оптики прицела.

Прицел по третьему варианту (фиг.4) работает следующим образом.

Излучение прицельного знака 1 - полупроводникового лазера - формируется коллимирующей оптической системой 2 в параллельный пучок и через частично прозрачный отражатель 6 направляется на цель. Эта часть излучения выполняет функцию целеуказания. Часть излучения (около 4%), отраженная от частично прозрачного отражателя 6, проходит через центральную часть прицельного знака 9, через отверстие в центре коллимирующей оптической системы 10 и, отражаясь от частично прозрачного отражателя 3, направляется в глаз стрелка.

Периферийная часть светового пучка, отраженного частично прозрачным отражателем 6, падает на дополнительный прицельный знак 9 и, рассеиваясь на гравировке 11, попадает на коллимирующую оптическую систему 10 - кольцевую линзу. Коллимирующая оптическая система 10 формирует излучение прицельного знака 9 в расходящийся пучок, который, отражаясь от частично прозрачного отражателя 3, направляется в глаз оператора.

Частично прозрачные отражатели 6 и 3 имеют коэффициент отражения около 4% каждый, и поэтому в глаз оператора отражается небольшая доля излучения лазера. Тем не менее, учитывая высокую яркость лазерного источника излучения, этой доли энергии достаточно для формирования яркого изображения прицельных знаков.

Малый коэффициент отражения частично прозрачных отражателей 6 и 3 позволяет получить высокое их пропускание и, следовательно, улучшает условия видимости цели через отражатель и не "зарезает" энергию излучения, прошедшего через отражатель 6 на цель.

Прицеливание таким ракурсным прицелом осуществляется аналогично прицеливанию прицелом по варианту 1 (фиг.2).

Применение двух прицельных знаков - центрального и периферийного, а также применение двух коллимирующих оптических систем для формирования изображения центрального прицельного знака и для формирования изображения периферийного знака позволяет уменьшить диаметр коллимирующей оптической системы первого прицельного знака до 4-6 мм, а расфокусировка второго прицельного знака позволяет при диаметре второй фокусирующей системы 12-20 мм получить диаметр поля В (для того же удаления глаза) 30-40 мм, что позволяет быстро последовательно обнаруживать глазом прицельные знаки, ускоряет процесс прицеливания и облегчает удержание прицела на цели в неустойчивых положениях.

Предложенное изобретение позволяет увеличить поле видимости прицельного знака - ракурсность без увеличения габаритов оптики прицела и таким образом облегчить поиск прицельного знака, и за счет этого сократить время прицеливания, а также облегчить удержание прицела на цели в неустойчивых положениях.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к оптическим прицелам для стрелкового оружия. Ракурсный прицел содержит оптически связанные прицельный знак, коллимирующую оптическую систему прицельного знака и частично прозрачный отражатель. В прицеле по первому варианту прицельный знак имеет, по крайней мере, два фрагмента: центральный - в фокусе коллимирующей оптической системы прицельного знака и периферийный - вне ее фокуса. В прицеле по второму варианту коллимирующая оптическая система прицельного знака выполнена, по крайней мере, с двумя различными положениями фокуса, а прицельный знак расположен в одном из ее фокусов. В прицеле по третьему варианту по ходу луча после коллимирующей оптической системы прицельного знака установлены дополнительные прицельный знак и коллимирующая оптическая система прицельного знака. Изобретение позволяет увеличить поле видимости прицельного знака без увеличения габаритов оптики и таким образом сократить время прицеливания. 3 с. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ракурсный прицел, содержащий оптически связанные прицельный знак, коллимирующую оптическую систему прицельного знака и частично прозрачный отражатель, отличающийся тем, что прицельный знак выполнен, по крайней мере, двухфрагментным, с центральным фрагментом, расположенным в фокусе коллимирующей оптической системы прицельного знака, и с периферийным фрагментом бокового визирования, расположенным вне фокуса коллимирующей оптической системы прицельного знака. 2. Прицел по п.1, отличающийся тем, что в качестве центрального фрагмента прицельного знака используется лазер. 3. Прицел по п.2, отличающийся тем, что он оснащен вторым частично прозрачным отражателем. 4. Ракурсный прицел, содержащий оптически связанные прицельный знак, коллимирующую оптическую систему прицельного знака и частично прозрачный отражатель, отличающийся тем, что коллимирующая оптическая система прицельного знака выполнена, по крайней мере, с двумя различными положениями фокуса, а прицельный знак расположен в одном из ее фокусов. 5. Прицел по п.4, отличающийся тем, что в качестве двухфокусной коллимирующей системы прицельного знака использована однофокусная коллимирующая оптическая система прицельного знака, дополненная кольцевой линзой, а прицельный знак расположен в фокусе центральной части коллимирующей оптической системы прицельного знака. 6. Прицел по п.4, отличающийся тем, что в качестве двухфокусной коллимирующей системы прицельного знака использована однофокусная коллимирующая оптическая система прицельного знака, дополненная расположенной на оптической оси линзой с меньшим световым диаметром, а прицельный знак расположен в фокусе центральной части коллимирующей оптической системы прицельного знака. 7. Прицел по п.4, отличающийся тем, что в качестве двухфокусной коллимирующей системы прицельного знака использована однофокусная коллимирующая оптическая система прицельного знака, дополненная кольцевой плоскопараллельной пластиной, а прицельный знак расположен в фокусе центральной части коллимирующей оптической системы прицельного знака. 8. Прицел по п.4, отличающийся тем, что в качестве двухфокусной коллимирующей системы прицельного знака использована однофокусная коллимирующая оптическая система прицельного знака, на оптической оси которой дополнительно установлена плоскопараллельная пластина меньшего диаметра, а прицельный знак расположен в фокусе центральной части коллимирующей оптической системы прицельного знака. 9. Прицел по любому из пп.4-8, отличающийся тем, что в качестве прицельного знака используется лазер. 10. Прицел по п.9, отличающийся тем, что он оснащен вторым частично прозрачным отражателем. 11. Ракурсный прицел, содержащий оптически связанные прицельный знак, коллимирующую оптическую систему прицельного знака и частично прозрачный отражатель, отличающийся тем, что он оснащен вторым прицельным знаком и коллимирующей оптической системой второго прицельного знака, установленными по ходу луча после первой коллимирующей оптической системы прицельного знака. 12. Прицел по п.11, отличающийся тем, что коллимирующая оптическая система второго прицельного знака в центральной части выполнена без оптической силы, а второй прицельный знак расположен вне ее оптической оси и расфокусирован. 13. Прицел по любому из пп.11 и 12, отличающийся тем, что в качестве первого прицельного знака используется лазер. 14. Прицел по п. 13, отличающийся тем, что он оснащен вторым частично прозрачным отражателем.