ПРИБОР НАБЛЮДЕНИЯ-ПРИЦЕЛ СО ВСТРОЕННЫМ ИМПУЛЬСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ДАЛЬНОМЕРОМ Российский патент 2014 года по МПК G02B23/12 F41G3/06 

Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве прибора наблюдения-прицела-дальномера в объектах бронетанковой техники в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Известен прибор наблюдения-прицел ТКН-4ГА для работы на объектах бронетанковой техники днем и ночью по наземным и по воздушным объектам в двух спектральных диапазонах - в видимом от 0,48 до 0,65 мкм и в видимом и ИК диапазонах от 0,40 до 0,90 мкм (А.В. Медведев, А.В. Гринкевич, С.Н. Князева. Практические достижения в технике ночного видения. ОАО «Ростовский оптико-механический завод», ОАО «Ярославский полиграфкомбинат», 2009 г., стр.835, рис.11.2.1.4), содержащий малогабаритную призменную головную часть, обеспечивающую углы наведения линии визирования от минус 10 до +70° и два вертикально расположенных канала: однократный оптический канал и многократный оптико-электронный канал, переключаемый с многократного оптического на ночной многократный канал с электронно-оптическим преобразователем. В поле зрения многократного канала расположена дальномерная шкала для измерения дальности методом «с базой на цели». Используемый в приборе наблюдения-прицеле ТКН-4ГА метод измерения дальности по дальномерной шкале обеспечивает точность измерения, возрастающую с увеличением дистанции до цели и составляющую ~10% от измеряемой дистанции.

Кроме того, известен квантовый прицел-дальномер ТПД-К1, предназначенный для определения и наблюдения целей, измерения дальности до них и осуществления стрельбы из штатного оружия на объектах бронетанковой техники (А.В. Медведев, А.В. Гринкевич, С.Н. Князева.«Практические достижения в оптико-электронной технике. ОАО «Ростовский оптико-механический завод», ОАО «Ярославский полиграфкомбинат», 2010 г., стр.45-49), содержащий горизонтально расположенные визуальную (оптическую) прицельную систему и систему квантового дальномера, при этом измерение дальности можно проводить как посредством дальномера, так и визуально с использованием дальномерной шкалы, расположенной в поле зрения визуальной системы, методом «с базой на цели». Общая головная часть визуальной системы и системы дальномера выполнена в виде защитного стекла и качающегося головного зеркала, обеспечивающего углы наведения линии визирования от минус 15 до +25°. После общей части расположены три самостоятельных канала, каждый из которых имеет собственную оптическую систему: визуальный канал, излучающий канал дальномера и приемный канал дальномера. Кроме того, в приборе имеется дополнительная оптическая система для ввода в поле зрения визуального канала светящейся дальномерной марки.

Недостатком прибора наблюдения-прицела ТКН-4ГА является малая точность измерения дальности до цели, а недостатками квантового прицела-дальномера ТПД-К1 - увеличенные габаритные размеры головной части из-за необходимости проецирования через головное зеркало трех раздельных каналов, наличие отдельного канала ввода дальномерной марки, а также малый диапазон углов наведения линии визирования.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения дальности до цели в приборе ТКН-4ГА с сохранением двух рабочих спектральных диапазонов и двух каналов наблюдения-прицеливания (однократного и многократного) при минимальных размерах головной части прибора и диапазоне углов наведения линии визирования от минус 10 до+70°.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в прибор наблюдения-прицел, состоящий из головной части, содержащей защитные стекла и две призмы-кубика, и двух вертикально расположенных каналов: однократного оптического канала и многократного оптико-электронного канала, в отличие от известной модификации введен канал импульсного лазерного дальномера, имеющий излучающее и приемное устройства, причем приемное устройство канала импульсного лазерного дальномера встроено в однократный оптический канал, а излучающее устройство размещено в виде самостоятельного узла в непосредственной близости от многократного оптико-электронного канала.

Многократный оптико-электронный канал и излучающее устройство канала импульсного лазерного дальномера имеют общее защитное стекло головки, общую входную головную призму, причем использована штатная приборная призма-кубик без изменения габаритов за счет введения частичного виньетирования в объективе многократного канала.

Приемное устройство импульсного дальномера, предназначенное для фиксации импульсов излучателя, совмещенное с однократным оптическим каналом, представляет собой оптическую систему, состоящую из объектива однократного оптического канала, коллективной линзы однократного оптического канала, вновь введенной дихроической пластины, пропускающей видимый спектральный диапазон и отражающей длину волны 1,54 мкм, и согласующей системы, при этом дихроическая пластина установлена между коллективной линзой и оборачивающей системой оптического однократного канала, а согласующая оптическая система состоит из двух положительных и одной отрицательной линзы.

В отличие от известного аналога дальномерная марка вводится в поле зрения не отдельной оптической системой, а нанесена на штатную сетку, размещенную в поле зрения многократного оптико-электронного канала, а для обеспечения измерения дальности оптические оси однократного оптического канала и канала излучающего устройства импульсного лазерного дальномера согласованы с осью многократного оптико-электронного канала.

Схема прибора наблюдения-прицела со встроенным импульсным лазерным дальномером показана на фигурах 1 и 2.

Прибор наблюдения-прицел со встроенным импульсным лазерным дальномером содержит общий блок защитных стекол 1 и 2 головки, головную призму-кубик однократного канала 3, однократный оптический канал 4, дихроическую пластину 5, согласующую оптическую систему из двух положительных линз 6, 7 и одной отрицательной линзы 8, фотоприемник канала импульсного лазерного дальномера 9, головную призму-кубик многократного оптико-электронного канала 10, многократный оптико-электронный канал 11, модуль лазерного излучателя канала импульсного лазерного дальномера 12, блок зеркал 13.

Параметры варианта исполнения оптической системы приемного устройства канала импульсного лазерного дальномера:

- расчетная длина волны 1,54 мкм;

- эквивалентное фокусное расстояние 30 мм;

- относительное отверстие 1:0,8.

При этом эквивалентное фокусное расстояние оптической системы приемного канала импульсного лазерного дальномера F_э связано с фокусным расстоянием объектива однократного оптического канала F_об зависимостью

$$F{\text{'}}_{э}=(\mathrm{0,4}÷\mathrm{0,7})F{\text{'}}_{об}$$

В оптической системе приемного устройства канала импульсного лазерного дальномера задействована входная часть однократного оптического канала 3, состоящая из защитного стекла 1 и 2, призмы-кубика 3, объектива и коллектива однократного оптического канала 4. Отраженное от объекта лазерное излучение, прошедшее через входную часть штатного однократного канала 1, отражается от дихроической пластины 5 и посредством согласующей оптической системы 6, 7 и 8 фокусируется на чувствительной площадке фотоприемника 9.

Параметры фотоприемника 9 типа ФПУ-21 В (НИИ»Полюс») канала импульсного лазерного дальномера приведены в таблице 1.

Таблица 1 Параметры фотоприемника канала импульсного лазерного дальномера типа ФПУ-21 В. Наименование параметра Значение Рабочий спектральный диапазон, мкм 1,06-1,54 Длительность принимаемого прямоугольного (колоколообразного) импульса по уровню 0,5, нс 10-50 Рабочее напряжение, В 12 Потребляемый ток, мА 100 Диаметр чувствительной площадки, мкм 150

Параметры модуля лазерного излучателя 12» канала импульсного лазерного дальномера производства ОАО «РОМЗ» приведены в таблице 2.

Таблица 2 Параметры модуля лазерного излучателя канала импульсного лазерного дальномера. Наименование параметра Значение Длина волны, мкм 1,54 Энергия импульса, мДж 8 Частота повторения импульсов, Гц 1/3 Длительность импульса, нс 20-30 Расходимость, мрад 10 (2 с выходным телескопом 5 крат) Диаметр луча, мм 3,7 (19,2 с выходным телескопом 5 крат) Размеры, мм ⌀30×138

Принцип действия импульсного лазерного дальномера, встроенного в прибор наблюдения-прицел, заключается в следующем.

Модуль лазерного излучателя 12 формирует импульсы лазерного излучения с длиной волны 1,54 мкм, которые, отразившись от зеркальных поверхностей блока зеркал 13 и зеркальной грани головной призмы-кубика 10 и пройдя через защитные стекла 1, 2 головной части, попадают на предмет, до которого требуется измерить расстояние. Отраженное от предмета лазерное излучение, пройдя через защитные стекла 1, 2, отразившись от головной призмы-кубика 3, проходит через объектив и коллективную линзу однократного оптического канала 4, отражается от дихроической пластины 5 и с помощью согласующей системы 6, 7, 8 фиксируется на приемной площадке фотоприемника 9.

Канал лазерного импульсного дальномера обеспечивает измерение дальности импульсным методом по времени прохождения лазерного импульса от излучателя до цели и обратно до фотоприемника, обеспечивая постоянную величину ошибки измерения дальности (составляющую ~2 м) для любых дистанций.

Оптическая система фотоприемного устройства канала лазерного дальномера обеспечивает расчетное значение пятна рассеивания, равное 0,12 мм. Такая величина согласуется с диаметром фоточувствительной площадки фотоприемника 9 типа ФПУ-21 В, равным 0,15 мм.

Решение со встраиванием приемного тракта лазерного импульсного дальномера в однократный оптический канал изделия позволяет реализовать задачу измерения дальности до объектов в двухканальном дневно-ночном приборе в диапазоне углов наведения линии визирования от минус 10 до +70° без изменения габаритных размеров изделия и увеличения размеров головной части за счет работы дальномера с призменной отражающей системой вместо зеркальной.

Прибор может быть использован в системе управления огнем объектов бронетанковой техники. Прибор содержит головную часть, состоящую из защитных стекол и двух призм-кубиков, два вертикально расположенных канала: однократный оптический и многократный оптико-электронный, и канал импульсного лазерного дальномера, который имеет излучающее и приемное устройства. Оптический тракт приемного устройства включает объектив и коллектив однократного канала, согласующую оптическую систему и дихроическую пластину, установленную между коллективом и оборачивающей системой однократного канала, пропускающую видимый спектральный диапазон и отражающую длину волны 1,54 мкм. Излучающее устройство размещено в непосредственной близости от многократного оптико-электронного канала. Эквивалентное фокусное расстояние оптического тракта приемного канала импульсного лазерного дальномера F'_э связано с фокусным расстоянием объектива однократного оптического канала F'_oб зависимостью $$F{\text{'}}_{э}=(\mathrm{0,4}÷\mathrm{0,7})F{\text{'}}_{об}$$ . Проецирование лазерного излучения через головную призму-кубик многократного оптико-электронного канала обеспечивается за счет его частичного виньетирования. Технический результат - повышение точности измерения дальности с двух каналов наблюдения-прицеливания при минимальных размерах головной части прибора и диапазоне углов наведения от -10 до +70^°. 2 ил., 2 табл.

Прибор наблюдения-прицел со встроенным импульсным лазерным дальномером, содержащий головную часть, состоящую из защитных стекол и двух призм-кубиков, и два вертикально расположенных канала: однократный оптический канал и многократный оптико-электронный канал, отличающийся тем, что прицел оснащен дополнительным каналом импульсного лазерного дальномера, который имеет излучающее и приемное устройства, причем приемное устройство канала импульсного лазерного дальномера встроено в однократный оптический канал, а излучающее устройство размещено в виде самостоятельного узла в непосредственной близости от многократного оптико-электронного канала, при этом оптический тракт приемного устройства импульсного лазерного дальномера представляет собой оптическую систему, включающую в себя объектив однократного оптического канала, коллектив однократного оптического канала, согласующую оптическую систему, состоящую из двух положительных и одной отрицательной линз, и дихроическую пластину, установленную между коллективной линзой и оборачивающей системой оптического однократного канала, которая пропускает видимый спектральный диапазон и отражает длину волны 1,54 мкм, а эквивалентное фокусное расстояние оптического тракта приемного канала импульсного лазерного дальномера F'_э связано с фокусным расстоянием объектива однократного оптического канала F'_oб зависимостью
$$F{\text{'}}_{э}=(\mathrm{0,4}÷\mathrm{0,7})F{\text{'}}_{об}$$ ;
проецирование лазерного излучения, сформированного излучающим устройством, на объект через головную призму-кубик многократного оптико-электронного канала без увеличения ее габаритов обеспечивается за счет частичного виньетирования в многократном оптико-электронном канале.