СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ПРИЦЕЛЬНОГО ЗНАКА И ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ КОЛЛИМАТОРНЫЙ ПРИЦЕЛ Российский патент 2009 года по МПК F41G1/00 

Область техники

Изобретение относится к голографическим коллиматорным прицелам, формирующим мнимое изображение прицельного знака в бесконечности с помощью голограммного оптического элемента (ГОЭ).

Уровень техники

Обычные коллиматорные прицелы состоят из телескопической оптической системы (телескопической трубы), в фокальной плоскости объектива которой установлена прицельная марка (обычно светящаяся точка), изображение которой в свою очередь рассматривается глазом стрелка через окуляр. В процессе прицеливания глаз стрелка вплотную устанавливается к окуляру телескопической трубы, и изображение цели рассматривается через трубу, имеющую соответствующее увеличение. Обычно увеличение коллиматорного прицела такое, что поле зрения, в котором наблюдаются цель и изображение прицельного знака-метки, мало (несколько градусов). Это приводит к тому, что значительное влияние на процесс прицеливания оказывают вибрации рук и оружия, воздушные колебания и др. Это в свою очередь приводит к тому, что положение стрелка в процессе прицеливания должно быть строго статическое и невозможно обеспечить прицеливание в «динамике».

В этом смысле голографический коллиматорный прицел обеспечивает процесс прицеливания в «динамике», так как глаз стрелка не надо устанавливать вплотную к прицелу, а можно смотреть через него на любом расстоянии, как в «окно», и видеть прицельный знак в бесконечности, что для динамической стрельбы очень важно. Таким образом, реализуется значительное преимущество голографического коллиматорного прицела - легкость процесса прицеливания.

Создание нового прицельного устройства, такого как голографический коллиматорный прицел, предполагает увеличение углового поля зрения, минимизации габаритов и массы оптических элементов за счет использования голограммных оптических элементов в коллимирующей системе канала ввода дополнительной информации.

Были предложены различные варианты решения этой проблемы в зарубежных и отечественных образцах голографических коллиматорных прицелов.

В патенте (Салахутдинов В.К. Голографический прицел. Патент Российской Федерации №2034321 от 30.04.95 г. [1]) описано устройство голографического коллиматорного прицела, содержащего голограммный оптический элемент (ГОЭ), при подсветке которого лазерным излучением в бесконечности восстанавливается прицельная марка. Отличительная особенность данного прицела состоит в том, что ГОЭ является отражательной и синтезированной из оптически прозрачных слоев с разными показателями преломления. Это же является и главным недостатком данной системы, поскольку подсветка ГОЭ осуществляется под малым углом (менее 10°) в направлении цели, в результате чего часть излучения проходит через голограммный оптический элемент и демаскирует стрелка.

В патенте (Anthony М. Tai, Northville; Juris Upatnieks; Eric J. Sieczka, both of Ann Arbor, all of Mich. Compact holographic sight, Patent USA No 5483362 of Jan. 09, 1996 [2]) представлена схема голографического коллиматорного прицела, в котором все элементы установлены в отдельных креплениях на общем основании. Схема содержит лазерный источник, излучение от которого после прохождения через линзу и ахроматизатор освещает ГОЭ, с которой восстанавливается прицельная метка. Линза формирует параллельный пучок, а ахроматизатор обеспечивает постоянство положения прицельного знака при изменении длины волны вследствие температурных воздействий. Также в прицеле предусмотрены регулировка яркости и юстировка для выверки положения прицельного знака. Прицел может также за счет наклонного пучка или дополнительных оптических элементов превращать эллиптический пучок, испускаемый лазерным диодом, в пучок круглого сечения для обеспечения равномерной засветки ГОЭ. Кроме того, для компактификации схемы предложено применять различные оптические схемы, содержащие призмы. При этом можно изменять угол падения излучения на ГОЭ (а, следовательно, и схему получения голограммного оптического элемента) для достижения того, чтобы нулевой порядок составлял больший угол с первым (рабочим) порядком. Это необходимо для удобства пользования прицелом в случае, когда глаз стрелка располагается близко от ГОЭ. Однако при изменении длины волны изменяется коэффициент преломления призмы, что приводит к некоторому изменению угла падения на ГОЭ. Поскольку закон изменения коэффициента преломления призмы при изменении длины волны нелинеен, учесть его не представляется возможным. Недостатком данной схемы является то, что все компоненты расположены на одной прямой, вследствие чего существенно увеличивается продольный габарит прицела и его невозможно использовать на пистолете, а большое количество юстировок усложняет конструкцию и процесс настройки всего прицела.

Схема прицела, представленная в (Шойдин С.А., Кондаков В.Ю. Прицел голографический. Патент Российской Федерации №2210713 от 20.08.2003 г, [4]), отличается от схемы, рассмотренной в [2], тем, что после источника излучения установлена фокусирующая линза и микродиафрагма. Микродиафрагма обеспечивает высокое разрешение изображения прицельной метки при использовании источника излучения с большими угловыми размерами светящегося тела. Линза для снижения потерь фокусирует излучение на точечной диафрагме. При размерах тела излучения существующих лазерных диодов, которые применяются в системах подобного типа, нет необходимости в таком усложнении конструкции, а качество восстанавливаемого без микродиафрагмы изображения прицельного знака позволяет отчетливо наблюдать как сам прицельный знак, так и цель на фоне местности. Поэтому в качестве основного недостатка следует отметить сложность конструкции, большие габариты и вес прицела.

Наиболее близким из аналогов к предлагаемому голографическому коллиматорному прицелу является прицел, описанный в патенте (Anthony M. Tai, Northville, MI (US); Eric J. Sieczka, Saline, MI (US). Lightweight holographic sight, Patent USA No 6490060 of Dec. 03, 2002, [5]) и принятый в качестве прототипа.

В этом патенте оптическая схема голографического прицела (фиг. 1) включает в себя последовательно установленные вдоль оптической оси лазерный диод, поворотное плоское зеркало, внеосевое сферическое зеркало, голограммную отражающую дифракционную решетку и голограммный оптический элемент.

При этом внеосевое сферическое зеркало выполнено в виде оптической детали с двумя сферическими поверхностями с различными радиусами кривизны, причем на передней сферической поверхности нанесено просветляющее покрытие (на соответствующую длину волны лазерного излучения), а на заднюю сферическую поверхность нанесено отражающее (обычно алюминиевое) покрытие. Радиусы кривизны и показатель преломления оптической детали коллимирующего зеркала рассчитаны на минимум сферической аберрации, что позволяет формировать коллимированный пучок лазерного излучения с требуемой степенью расходимости.

Голограммная отражающая дифракционная решетка предназначена для компенсации изменения длины волны излучения лазерного диода, вызванное изменением температуры прицела и окружающей его среды.

ГОЭ предназначен для формирования прицельного знака в бесконечности путем восстановления соответствующей волны света при его освещении коллимированным лазерным излучением. В свою очередь ГОЭ устанавливается между двумя плоскими оптическими стеклами, служащими для защиты ГОЭ от пыли, царапин и др. воздействий.

Недостатками указанного голографического коллиматорного прицела являются:

1. изготовление коллимирующего зеркала в виде одной оптической детали из стекла с двумя сферическими поверхностями не позволяет минимизировать сферическую аберрацию для обеспечения требуемой расходимости лазерного излучения при освещении ГОЭ. Это приводит к дополнительным аберрациям голограммы и увеличению параллакса прицельного знака при ее восстановлении;

2. установка ГОЭ между двумя стеклянными пластинами приводит к дополнительным переотражениям в воздушных промежутках между ГОЭ и пластинами и к появлению паразитной интерференции, следовательно, к искажениям при восстановлении прицельного знака в бесконечности;

3. установка одной ахроматизирующей отражающей дифракционной решетки между коллимирующим зеркалом и голограммным оптическим элементом позволяет скомпенсировать уход углового положения прицельного знака в голографическом коллиматорном прицеле при восстановлении прицельного знака на расстояниях до 100 метров;

4. кроме того, компенсация ухода углового положения прицельного знака с помощью ахроматизирующей отражающей дифракционной решетки осуществляется для конкретных углов падения света лазера на дифракционную решетку, а не для всего диапазона изменения углов падения.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание голографического коллиматорного прицела (ГКП) с устранением недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является построение оптических схем голографического коллиматорного прицела, позволяющих минимизировать и эффективно устранять смещения прицельного знака для различных расстояний восстановления прицельного знака, которые появляются в результате изменений длины волны света лазера, вызванных температурными колебаниями окружающей среды.

Способ компенсации ухода углового положения прицельного знака заключается в том, что с помощью лазерного диода, поворотного зеркала и объектива формируется коллимированный пучок лазерного света, направляется под соответствующим углом падения на ахроматизирующую отражающую дифракционную решетку. Далее дифрагированный в первом порядке пучок лазерного света отражается от ахроматизирующей отражающей дифракционной решетки и направляется под соответствующим углом на голограммный оптический элемент, с помощью которого восстанавливается мнимое изображение прицельного знака. Технический результат достигается за счет того, что дополнительно коллимированный пучок лазерного света направляется под соответствующим углом падения на дополнительную ахроматизирующую пропускающую или отражающую дифракционную решетку. А дифрагированный в первом порядке пучок лазерного света направляется под соответствующим углом на ахроматизирующую отражающую дифракционную решетку.

В ГКП технический результат достигается за счет того, что в прицеле, содержащем последовательно установленные на оптической оси лазер, поворотное зеркало, коллимирующий объектив, ахроматизирующую отражающую дифракционную решетку, голограммный оптический элемент, формирующий мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания, установлена дополнительная ахроматизирующая пропускающая или отражающая дифракционная решетка с равными или отличающимися пространственными частотами от частот АОДР и ГОЭ, в зависимости от расстояния, на которое восстанавливается прицельный знак.

Описание изобретения и прилагаемых фигур

На ФИГ.1 представлен вариант оптической схемы ГКП с использованием двух ахроматизирующих пропускающих дифракционных решеток (АПДР1 и АПДР2), расположенных параллельно относительно друг друга и под углом β к голограммному оптическому элементу.

На ФИГ.2 представлена схема, поясняющая процесс компенсации углового смещения прицельного знака для оптической схемы ГКП, изображенной на ФИГ.1.

На ФИГ.3 представлен вариант оптической схемы ГКП с использованием двух ахроматизирующих пропускающих дифракционных решеток (АПДР1 и АПДР2) с углом α между ними и углом β между АПДР2 и ГОЭ.

На ФИГ.4 представлен вариант оптической схемы ГКП с использованием одной АПДР и ахроматизирующей отражающей дифракционной решетки (АОДР), расположенных под углом α между ними и углом β между АОДР и ГОЭ.

На ФИГ.5 представлена схема, поясняющая процесс компенсации углового смещения прицельного знака для оптической схемы ГКП, изображенной на ФИГ.4.

На ФИГ.6 показан график зависимости изменения угла дифракции δ(θ_КДР) на ГОЭ от угла падения лазерного излучения на АПДР1 при значениях пространственных частот ν_АПДР1=ν_АПДР2=ν_ГОЭ=1000 1/мм и изменении длины волны от 630 нм до 670 нм для оптической схемы ГКП, изображенной на ФИГ.1.

На ФИГ.7 показан график зависимости изменения угла дифракции δ(θ_КДР) на ГОЭ от угла падения лазерного излучения на АПДР1 при значениях пространственных частот ν_АПДР1=ν_АПДР2=1000 1/мм, ν_ГОЭ=800 1/мм и изменении длины волны от 630 нм до 670 нм для оптической схемы ГКП, изображенной на ФИГ.1.

На ФИГ.8 показан график зависимости изменения угла дифракции δ(θ_КДР) на ГОЭ от угла падения лазерного излучения на АПДР1 при значениях пространственных частот ν_АПДР1=1000 1/мм, ν_АПДР2=1200 1/мм, ν_ГОЭ=800 1/мм и изменении длины волны от 630 нм до 670 нм для оптической схемы ГКП, изображенной на ФИГ.1.

На ФИГ.9 показан график зависимости изменения угла α между АПДР2 и ГОЭ в зависимости от угла падения на АПДР1 при значениях пространственных частот ν_АПДР1=ν_АПДР2=ν_ГОЭ=1000 1/мм для оптической схемы ГКП, изображенной на ФИГ.1.

На ФИГ.10 представлен график зависимости изменения угла α между АПДР2 и ГОЭ от угла падения на АПДР1 при значениях пространственных частот ν_АПДР1=ν_АПДР2=1000 1/мм, ν_ГОЭ=800 1/мм для оптической схемы ГКП, изображенной на ФИГ.1.

На ФИГ.11 представлен график зависимости изменения угла α между АПДР2 и ГОЭ от угла падения на АПДР1 при значениях пространственных частот ν_АПДР1=1000 1/мм, ν_АПДР2=1200 1/мм, ν_ГОЭ=800 1/мм.

На ФИГ.12 представлен график зависимости изменения угла дифракции δ(θ) от угла падения излучения на АОДР при значениях пространственной частоты ν_АОДР=ν_ГОЭ=1200 1/мм и изменении длины волны от 630 нм до 670 нм для оптической схемы, изображенной в прототипе.

Принципы, используемые для решения проблем, рассматриваемых в настоящем изобретении, иллюстрируются прилагаемыми фигурами.

На ФИГ.1 и 3 используется оптическая схема ГКП с двумя АПДР или одной АПДР и одной АОДР (в случае ФИГ.4) и голограммным оптическим элементом, предназначенная для компенсации ухода углового положения прицельного знака длины волны источника излучения при восстановлении на расстояниях от 100 до 300 метров. Первой особенностью данных оптических схем ГКП является то, что вторая АПДР (либо АОДР) не вносит дополнительных угловых дисперсий в систему, и, кроме того, вторая дифракционная решета обладает пространственной частотой ν_КДР2, которой можно было бы варьировать для компенсации остальных угловых дисперсий в системе. Второй особенностью оптических схем, изображенных на ФИГ.1, 3 и 4, является то, что либо между второй АПДР и голограммным оптическим элементом существует угол α (ФИГ.1), либо между первой АПДР и второй дифракционной решеткой существует угол α, а между второй АПДР (АОДР) и ГОЭ - угол β (ФИГ.3, 4). Это приводит к появлению дополнительной угловой дисперсии на последнем элементе оптической схемы. Поэтому при использовании данных оптических схем ГКП задаемся следующим конструктивным допущением. Так как принцип расчета таких компенсирующих оптических систем сводится к определению оптимального угла α, компенсирующего угловую дисперсию для длины волны лазера λ_u для всей оптической системы, то принимаем это значение для всего диапазона изменения длины волны, то есть

в случае одного углового рассогласования в оптической схеме компенсации ГКП,

в случае двух угловых рассогласований в оптической схеме компенсации ГКП.

Как показано на ФИГ.1 и 2, дополнительная ахроматизирующая пропускающая дифракционная решетка (АПДР) помещается в прямом ходе лучей между первой АПДР и голограммным оптическим элементом (ГОЭ), имеющая, например, ту же пространственную частоту ν_АПДР2, что и первая АПДР ν_АПДР1 и ГОЭ - ν_ГОЭ, то есть ν_АПДР1=ν_АПДР2=ν_ГОЭ. При параллельном расположении первой и второй АПДР и угловом рассогласовании между второй АПДР и ГОЭ в виде угла α устраняется эффект остаточной угловой дисперсии при использовании источника излучения с узкой спектральной полосой излучения или устраняется эффект хроматической дисперсии при использовании источников излучения с широкой полосой излучения. На примере, изображенном на ФИГ.1, используется схема голографического коллиматорного прицела с параллельными ахроматизирующими пропускающими дифракционными решетками, что соответствует равным углам дифракции φ(λ)_АПДР света в центре АПДР и падения восстанавливающего света φ(λ)_ГОЭ в центре ГОЭ (ФИГ.2). При этом задаются параллельными направления восстанавливающего пучка на АПДР и линии прицеливания. Это соответствует равным углам падения θ_АПДР восстанавливающего пучка света на АПДР и угла дифракции θ_ГОЭ восстановленного пучка в центре ГОЭ для центральной длины волны в спектре излучения источника. Для лучей, формирующих мнимое изображение центра прицельного знака, имеет место полная компенсация изменения длины волны света источника. При этом не имеет значения, определяется ли это изменение использованием источника света с относительно широкой спектральной полосой излучения или вызвано уходом длины волны света источника вследствие изменения температуры.

Эффект полной компенсации ухода углового положения прицельного знака очевиден, если рассмотреть для каждого оптического элемента, используемого на ФИГ.1 и 2, на котором осуществляется дифракция, систему уравнений, составленных из основного уравнения дифракционной решетки

где θ_АПДР - угол падения на дифракционную решетку;

φ(λ)_АПДР - угол дифракции на дифракционной решетке;

λ - длина волны используемого лазера;

ν_АПДР1 - пространственная частота первой АПДР.

Уравнение (3), описывающее дифракцию на первой АПДР, аналогично будет описывать дифракцию на второй АПДР с ν_АПДР2 и голограммном оптическом элементе только с пространственной частотой ν_ГОЭ.

Но система уравнений, составленная на основе основного дифракционного уравнения (3), не является достаточным условием для уверенности в том, что эффекта смещения прицельного знака в данных оптических схемах не будет. То есть должны быть определены угловые соотношения для установления, что угловая дисперсия полностью компенсируется, то есть не изменяется в как можно большем диапазоне изменения длин волн от номинальной длины волны излучения лазера.

Из ФИГ.2 оптимальный угол α может быть определен с помощью геометрии из треугольника, полученного пересечением проекций второй АПДР, ГОЭ и направлением распространения излучения между второй АПДР и ГОЭ, если известны φ(λ)_АПДР и φ(λ)_ГОЭ. Оптимальная величина угла α определяется как

Так как и φ(λ)_АПДР, и φ(λ)_ГОЭ являются функциями длины волны, идеальная дисперсионная компенсация обеспечивает то, что α(λ) будет постоянной функцией длины волны. То есть условие оптимальности состоит в том, чтобы α была константой, откуда следует условие

в как можно большем диапазоне длин волн.

Совместно решая систему уравнений, составленную на основе основного дифракционного уравнения (3) для каждого оптического элемента, на котором осуществляется дифракция, и уравнения (4) можно определить значение угловой дисперсии на голограммном оптическом элементе в виде следующей функциональной зависимости

в случае оптических схем, изображенных на ФИГ.1 и 3;

в случае оптической схемы, изображенной на ФИГ.4.

Анализируем зависимость (6). Для того чтобы итоговый угол дифракции не изменился от изменения длины волны используемого лазера, необходимо выполнение следующего условия

В выражении (8) с учетом (4) принимаем, что

Далее применив к выражению (9) простые тригонометрические преобразования, с учетом системы уравнений, составленной из основного дифракционного уравнения (3), можно получить

Откуда следует, что при равенстве пространственных частот ν_КДР2 и ν_КДРl коэффициент А(α,λ) не зависит от λ, то есть можно записать, что

И, следовательно, угол α будет постоянным для любых λ в диапазоне 0,630…0,670 мкм.

Расчет коэффициента А(α,λ) в выражении (10) ведем для заданных пространственных частотах ахроматизирующей пропускающей дифракционной решетках (ν_КДР1, ν_КДР2) для трех длин волн λ₁=λ-Δλ=630 нм, λ₀=650 нм и λ₂=λ+Δλ=670 нм.

Кроме того, коэффициент А(α,λ) можно представить как (из выражения (8) и (9))

То есть теперь можно определить значение угла α для требуемой длины волны.

Зная значение угла α, из системы уравнений, составленной из основного дифракционного уравнения (3), можно определить значение угла дифракции на ГОЭ (θ_ГОЭ).

Угол рассогласования на голограммном оптическом элементе рассчитывается согласно следующей зависимости

где δ(λ) - угол смещения положения прицельного знака при λ₁=0,630 мкм, λ₂=0,670 мкм относительно нулевого положения прицельного знака при λ₀=0,650 мкм (в дальнейшем данный параметр будет называться углом рассогласования).

Следовательно, задаваясь различными значениями угла падения на дифракционную решетку θ_КДР, можно определить угол рассогласования по формуле (12), то есть получить зависимость .

Для функциональной зависимости (7) проведенный анализ будет аналогичен написанному выше.

Дисперсия, соответствующая вышенаписанным расчетам, показана на ФИГ.6, 7 и 8. Параметрами двух АПДР и ГОЭ следует выбрать следующие значения ν_КДР1=ν_КДР2=ν_ГОЭ=1000 1/мм; ν_КДР1=ν_КДР2=1000 1/мм, ν_ГОЭ=800 1/мм и ν_КДР1=1000 1/мм, ν_КДР2=1200 1/мм, ν_ГОЭ=800 1/мм при 650 нм. Все остальные значения дисперсий для других длин волн лежат между двумя кривыми, изображенными на ФИГ.6, 7 и 8. То есть данная графическая зависимость показывает наихудший случай изменения длины волны, что в свою очередь ведет к изменению углового положения прицельного знака. Для отрицательных углов падения на компенсационную решетку угловое рассогласование угла дифракции будет аналогично изображенному на ФИГ.6, 7 и 8, только в другую сторону по координате θ_КДР. Далее по графикам, изображенным на ФИГ.9, 10 и 11, определяем значение угла α между АПДР (АОДР) или ГОЭ по найденному выше значению угла падения на первый элемент θ_КДР.

В случае использования одной ахроматизирующей отражающей дифракционной решетки (как в прототипе) можно показать, что график зависимости угла рассогласования от угла падения на первый элемент θ_КДР при следующей пространственной частоте показан на ФИГ.12.

На ФИГ.1 представлен вариант оптической схемы ГКП с использованием двух ахроматизирующих пропускающих дифракционных решеток (АПДР1 и АПДР2), расположенных параллельно относительно друг друга и под углом β к голограммному оптическому элементу, в которой последовательно на одной оптической оси установлены лазер 1, плоское зеркало 2, коллимационный объектив 3, первая АПДР1 4, вторая АПДР2 5, ГОЭ 6, формирующее мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания.

В качестве источника излучения в ГКП (ФИГ.1) используется лазер 1, излучающего в красной области спектра с относительно узкой спектральной полосой пропускания (до 4 нм). Испускаемый источником излучения 1 расходящийся пучок лазерных лучей попадает на зеркало 2, отражающее свет на длине волны источника 1 в сторону коллимационного объектива 3. При нахождении источника света в фокальной плоскости объектива 3 на выходе его формируются параллельные пучки света на используемой длине волны. Далее лазерный пучок падает на АПДР1 4, дифрагирует на ее периодической структуре, далее дифрагирует на периодической структуре второй АПДР2 5, а затем в качестве восстанавливающего пучка попадает на голограммный оптический элемент 6. Свет, дифрагированный на структуре ГОЭ и попадающий в глаз 7 стрелка, формирует в пространстве прицеливания видимое мнимое изображение прицельного знака.

На ФИГ.3 представлен вариант оптической схемы ГКП с использованием двух ахроматизирующих пропускающих дифракционных решеток (АПДР1 и АПДР2) с углом α между ними и углом β между АПДР2 и ГОЭ, в которой последовательно на одной оптической оси установлены лазер 1, плоское зеркало 2, коллимационный объектив 3, первая АПДР1 4, вторая АПДР2 5, ГОЭ 6, формирующее мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания.

В качестве источника излучения в ГКП (ФИГ.3) используется лазер 1, излучающий в красной области спектра с относительно узкой спектральной полосой пропускания (до 4 нм). Испускаемый источником излучения 1 расходящийся пучок лазерных лучей попадает на зеркало 2, отражающее свет на длине волны источника 1 в сторону коллимационного объектива 3. При нахождении источника света в фокальной плоскости объектива 3 на выходе его формируются параллельные пучки света на используемой длине волны. Далее лазерный пучок падает на АПДР1 4, дифрагирует на ее периодической структуре, далее дифрагирует на периодической структуре второй АПДР2 5, а затем в качестве восстанавливающего пучка попадает на голограммный оптический элемент 6. Свет, дифрагированный на структуре ГОЭ и попадающий в глаз 7 стрелка, формирует в пространстве прицеливания видимое мнимое изображение прицельного знака.

На ФИГ.4 представлен вариант оптической схемы ГКП с использованием одной АПДР и АОДР, расположенных под углом α между ними и углом β между АОДР и ГОЭ, в которой последовательно на одной оптической оси установлены лазер 1, плоское зеркало 2, коллимационный объектив 3, АПДР 4, АОДР 5, ГОЭ 6, формирующие мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания.

В качестве источника излучения в ГКП (ФИГ.4) используется лазер 1, излучающий в красной области спектра с относительно узкой спектральной полосой пропускания (до 4 нм). Испускаемый источником излучения 1 расходящийся пучок лазерных лучей попадает на зеркало 2, отражающее свет на длине волны источника 1 в сторону коллимационного объектива 3. При нахождении источника света в фокальной плоскости объектива 3 на его выходе формируются параллельные пучки света на используемой длине волны. Далее лазерный пучок падает на АПДР 4, дифрагирует на ее периодической структуре, далее дифрагирует на периодической структуре АОДР 5, а затем в качестве восстанавливающего пучка попадает на голограммный оптический элемент 6. Свет, дифрагированный на структуре ГОЭ и попадающий в глаз 7 стрелка, формирует в пространстве прицеливания видимое мнимое изображение прицельного знака.

Группа изобретений относится к голографическим коллиматорным прицелам, формирующим мнимое изображение прицельного знака в бесконечности с помощью голограммного оптического элемента (ГОЭ). Способ компенсации ухода углового положения прицельного знака в голографическом коллиматорном прицеле заключается в том, что формируется коллимированный пучок лазерного света, который последовательно направляется на две ахроматизирующие дифракционные решетки, первая из которых пропускающая, а вторая либо пропускающая, либо отражающая. Дифрагированный в первом порядке пучок лазерного света направляется на ГОЭ, который восстанавливает мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания. Голографический коллиматорный прицел включает лазер, поворотное зеркало, коллимирующий объектив, ахроматизирующую дифракционную решетку и ГОЭ, формирующий мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания. Возможны два варианта прицела: первый с установкой двух ахроматизирующих пропускающих дифракционных решеток и второй с последовательно установленными ахроматизирующей пропускающей дифракционной решеткой и ахроматизирующей отражающей дифракционной решеткой. Пространственные частоты ахроматизирующих дифракционных решеток и голограммного оптического элемента могут быть различными. Изобретение обеспечивает стабильность положения наблюдаемого изображения прицельного знака в условиях температурного ухода длины волны света источника, а также компенсирует дисперсионное размытие изображения при использовании источников света с относительно широкой спектральной полосой излучения. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ формирования прицельного знака в голографическом коллиматорном прицеле, согласно которому формируют коллимированный пучок света, направляют его на ахроматизирующую отражающую дифракционную решетку, дифрагируют пучок света в первом порядке и восстанавливают мнимое изображение прицельного знака с голограммного оптического элемента, отличающийся тем, что коллимированный пучок лазерного света первоначально направляют на ахроматизирующую пропускающую дифракционную решетку и дифрагируют на ней пучок света в первом порядке, при этом пропускающую и отражающую дифракционные решетки устанавливают под углом α<90°, а отражающую дифракционную решетку и голограммный оптический элемент - под углом β>90°.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют отражающую и пропускающую дифракционные решетки с равными пространственными частотами, а голограммный оптический элемент с пространственной частотой, отличающейся от частот дифракционных решеток.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют отражающую и пропускающую дифракционные решетки и голограммный оптический элемент с разными пространственными частотами.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют отражающую и пропускающую дифракционные решетки и голограммный оптический элемент с равными пространственными частотами.

5. Способ формирования прицельного знака в голографическом коллиматорном прицеле, согласно которому формируют коллимированный пучок света, направляют его на ахроматизирующую дифракционную решетку, дифрагируют на ней пучок света в первом порядке и восстанавливают мнимое изображение прицельного знака с голограммного оптического элемента, отличающийся тем, что дифрагирование коллимированного пучка света осуществляют на двух последовательно установленных ахроматизирующих пропускающих дифракционных решетках.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют ахроматизирующие пропускающие дифракционные решетки с равными пространственными частотами, а голограммный оптический элемент с пространственной частотой, отличающейся от частот дифракционных решеток.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют ахроматизирующие пропускающие дифракционные решетки и голограммный оптический элемент с разными пространственными частотами.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют ахроматизирующие пропускающие дифракционные решетки и голограммный оптический элемент с равными пространственными частотами.

9. Голографический коллиматорный прицел, содержащий последовательно установленные на оптической оси лазер, поворотное зеркало, коллимирующий объектив, ахроматизирующую отражающую дифракционную решетку и голограммный оптический элемент, формирующий мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания, отличающийся тем, что между коллимирующим объективом и ахроматизирующей отражающей дифракционной решеткой установлена ахроматизирующая пропускающая дифракционная решетка, при этом пропускающая и отражающая дифракционные решетки установлены под углом α<90°, а отражающая дифракционная решетка и голограммный оптический элемент - под углом β>90°.

10. Голографический прицел по п.9, отличающийся тем, что ахроматизирующие дифракционные решетки выполнены с равными пространственными частотами, а голограммный оптический элемент - с пространственной частотой, отличающейся от частоты дифракционных решеток.

11. Голографический прицел по п.9, отличающийся тем, что ахроматизирующие дифракционные решетки и голограммный оптический элемент выполнены с разными пространственными частотами.

12. Голографический прицел по п.9, отличающийся тем, что ахроматизирующие дифракционные решетки и голограммный оптический элемент выполнены с равными пространственными частотами.

13. Голографический коллиматорный прицел, содержащий последовательно установленные на оптической оси лазер, поворотное зеркало, коллимирующий объектив, ахроматизирующую дифракционную решетку, голограммный оптический элемент, формирующий мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания, отличающийся тем, что ахроматизирующая дифракционная решетка выполнена пропускающей, а между ней и коллимирующим объективом установлена дополнительная ахроматизирующая пропускающая дифракционная решетка.

14. Голографический прицел по п.13, отличающийся тем, что ахроматизирующие дифракционные решетки выполнены с равными пространственными частотами, а голограммный оптический элемент - с пространственной частотой, отличающейся от частоты дифракционных решеток.

15. Голографический прицел по п.13, отличающийся тем, что ахроматизирующие дифракционные решетки и голограммный оптический элемент выполнены с разными пространственными частотами.

16. Голографический прицел по п.13, отличающийся тем, что ахроматизирующие дифракционные решетки и голограммный оптический элемент выполнены с равными пространственными частотами.