Комбинированный прицел с лазерным дальномером

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое кционерное общество Пеленг(72) Авторы Покрышкин Владимир Иванович Литвяков Сергей Борисович Тареев Анатолий Михайлович Янаев Владимир Николаевич Кунделева Наталия Ефимовна(73) Патентообладатель Открытое кционерное общество Пеленг(57) 1. Комбинированный прицел с лазерным дальномером, содержащий визирно-приемный канал, включающий первый объектив, оптически связанный посредством первого спектроделителя с фотоприемным устройством и первой ПЗС-матрицей, снабженной устройством формирования видеосигнала, монитор, вход которого соединен с выходом электронного формирователя прицельной марки, и передающий канал, содержащий оптически связанные лазерный излучатель, телескопическую систему, включающую окуляр и второй объектив,оптический компенсатор, а также второй спектроделитель, установленный под углом к оптической оси второго объектива, отличающийся тем, что содержит установленную на оси первого объектива между первым спектроделителем и первой ПЗС-матрицей систему фокусировки излучения в плоскости последней, и проекционную систему для сопряжения фокальной плоскости второго объектива с плоскостью второй ПЗС-матрицы, одинаковой по размеру с первой и снабженной устройством формирования видеосигнала, а также 10040 1 2007.12.30 коммутирующее устройство, соединенное первым и вторым входами соответственно с первой и второй ПЗС-матрицами, а выходом - с электронным формирователем прицельной марки, при этом второй спектроделитель установлен между окуляром и вторым объективом для обеспечения оптической связи второго объектива и проекционной системы,эквивалентное фокусное расстояние которых выбрано меньшим, нежели фокусное расстояние первого объектива. 2. Прицел по п. 1, отличающийся тем, что система фокусировки выполнена в виде линзы или группы линз, установленной с возможностью перемещения вдоль оптической оси. 3. Прицел по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит установленную на выходе передающего канала на его оптической оси ромбическую отражательную призму, выходная отражательная грань которой обращена в сторону первого объектива. Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения, более конкретно - к устройствам для прицеливания со встроенным лазерным дальномером, преимущественно для объектов бронетанковой техники. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является комбинированный прицел с лазерным дальномером 1, содержащий визирно-приемный канал, включающий объектив, оптически связанный посредством первого спектроделителя с устройством наблюдения изображения объектов и прицельной марки и с фотоприемным устройством, передающий канал, содержащий оптически связанные лазерный излучатель, телескопическую систему, включающую окуляр и объектив телескопической системы, и оптический компенсатор. Устройство наблюдения изображения объектов и прицельной марки может быть выполнено в виде ПЗС-матрицы, снабженной устройством формирования видеосигнала и подключенной к электронному формирователю прицельной марки, выход которого подключен к монитору. Такой прицел обычно является составной частью прицельного комплекса, в частности для объектов бронетанковой техники. Основными недостатками известного комбинированного прицела с лазерным дальномером являются отсутствие системы фокусировки изображения на ПЗС-матрицу, что на практике снижает качество и контраст наблюдаемого на экране монитора изображения целей вследствие изменения дистанций до целей и температурной расстраиваемости оптикомеханического тракта, а следовательно, уменьшает дальность обнаружения и распознавания объектов и снижает точность прицеливания, точность измерения дальности до целей и точность стрельбы различными видами снарядов, а также большое время поиска целей,связанное с отсутствием дополнительного увеличенного (обзорного) поля зрения прицела. Задачами настоящего изобретения являются увеличение дальностей обнаружения и распознавания объектов в реальной боевой обстановке, повышение точности прицеливания, а также уменьшение времени поиска целей. Комбинированный прицел с лазерным дальномером, содержащий визирно-приемный канал, включающий первый объектив, оптически связанный посредством первого спектроделителя с фотоприемным устройством и первой ПЗС-матрицей, снабженной устройством формирования видеосигнала, монитор, вход которого соединен с выходом электронного формирователя, прицельной марки, и передающий канал, содержащий оптически связанные лазерный излучатель, телескопическую систему, включающую окуляр и второй объектив,оптический компенсатор, а также второй спектроделитель, установленный под углом к оптической оси второго объектива, в отличие от прототипа, содержит установленную на оси первого объектива между первым спектроделителем и первой ПЗС-матрицей систему фокусировки излучения в плоскости последней, и проекционную систему для сопряжения фокальной плоскости второго объектива с плоскостью второй ПЗС-матрицы, одинаковой по размеру с первой и снабженной устройством формирования видеосигнала, а также коммутирующее устройство, соединенное первым и вторым входами соответственно с первой 2 10040 1 2007.12.30 и второй ПЗС-матрицами, а выходом - с электронным формирователем прицельной марки,при этом второй спектроделитель установлен между окуляром и вторым объективом для обеспечения оптической связи второго объектива и проекционной системы, эквивалентное фокусное расстояние которых выбрано меньшим, нежели фокусное расстояние первого объектива. В частности, система фокусировки может быть выполнена в виде линзы или группы линз, установленной с возможностью перемещения вдоль оптической оси объектива. Для уменьшения расстояния между осями каналов, а следовательно, для уменьшения диаметра выходного отверстия в броне объекта, как вариант, комбинированный прицел с лазерным дальномером может содержать ромбическую отражательную призму, установленную на выходе передающего канала на его оптической оси, при этом ее выходная отражательная грань обращена в сторону первого объектива. Введение системы фокусировки излучения, расположенной на оси первого объектива между первым спектроделителем и первой ПЗС-матрицей, позволяет сохранить высокий контраст изображения при изменении дистанции наблюдения от нескольких десятков метров до бесконечности и при изменении температуры в широких пределах, например от-50 С до 60 С, что приводит к увеличению дальности обнаружения и распознавания объектов и к повышению точности прицеливания, а следовательно, обеспечивает повышение точности измерения дистанций до целей и повышение точности стрельбы. Такая система позволяет наблюдать объекты в узком поле зрения, например 230. Наличие оптически связанных второго спектроделителя, проекционной системы и второй ПЗС-матрицы, снабженной устройством формирования видеосигнала, коммутирующего устройства, соединенного первым и вторым входами соответственно с первой и второй ПЗС-матрицами, а выходом - с электронным формирователем прицельной марки,расположение второго спектроделителя между окуляром и вторым объективом под углом к его оптической оси, выбор эквивалентного фокусного расстояния второго объектива и проекционной оптической системы меньшим нежели фокусного расстояния первого объектива обеспечивает формирование дополнительного увеличенного поля зрения прицела,и становится возможным по выбору оператора наблюдение объектов в увеличенном поле зрения, например 29, что позволяет уменьшить время поиска целей, а после обнаружения цели оперативно перейти в узкое поле зрения, подключив к монитору первую ПЗСматрицу с помощью коммутирующего устройства. Применение ромбической отражательной призмы, установленной на выходе передающего канала на его оптической оси, выходная отражательная грань которой обращена в сторону первого объектива, позволяет уменьшить расстояние между осями каналов. На объектах бронетанковой техники это позволяет уменьшить габаритные размеры внешней(головной) части прицельного комплекса. На фиг. 1 изображена принципиальная схема комбинированного прицела с лазерным дальномером, на фиг. 2 показано расположение выходных зрачков первого и второго объективов относительно выходного отверстия объекта. Комбинированный прицел с лазерным дальномером (фиг. 1) содержит визирно-приемный канал, включающий первый объектив 1, оптически связанный посредством первого спектроделителя 2 с фотоприемным устройством 3, и с последовательно расположенными системой фокусировки излучения 4 и первой ПЗС-матрицей 5, коммутирующее устройство 6,электронный формирователь 7 прицельной марки и монитор 8, передающий канал, содержащий оптически связанные лазерный излучатель 9, телескопическую систему, состоящую из окуляра 10, второго спектроделителя 11 и второго объектива 12, расположенных на одной оптической оси, оптический компенсатор 13 и ромбическую отражательную призму 14, а также оптически связанные со вторым спектроделителем 11 плоское зеркало 15, проекционную систему 16 и вторую ПЗС-матрицу 17. На фиг. 1 показаны также плоскость 18 промежуточного изображения второго объектива 12 и выходное отверстие в корпусе 19 комбинированного прицела диаметром . 3 10040 1 2007.12.30 Система фокусировки 4 излучения может быть выполнена в виде одиночной линзы или группы линз, которые установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси первого объектива 1, например, с помощью электродвигателя, кинематически связанного с подвижным элементом, в котором закреплена линза или группа линз. Первый спектроделитель 2 выполнен в виде призмы-куба со спектроделительной гипотенузной гранью. Плоское зеркало 15 служит для удобства компоновки. Второй спектроделитель 11 и плоское зеркало 15 могут быть выполнены в виде единого призменного блока. Выходная отражательная грань ромбической отражательной призмы 14 обращена в сторону первого объектива 1, что обеспечивает уменьшение расстояния между осями каналов. Второй спектроделитель 11 расположен между окуляром 10 и вторым объективом 12 под углом 45 к его оптической оси, а эквивалентное фокусное расстояние второго объектива 12 и проекционной системы 16 в 3 раза меньше фокусного расстояния первого объектива. Первая и вторая ПЗС-матрицы 5 и 17 имеют одинаковый размер, поэтому при подключении ПЗСматрицы 17 угловое поле зрения комбинированного прицела будет в 3 раза больше, чем при подключении ПЗС-матрицы 5. Оптический компенсатор 13 предназначен для изменения направления оптической оси передающего канала в пространстве предметов и может быть выполнен, например, в виде двух вращающихся клиньев 1. Он снабжен приводами и служит для оперативной выверки визирного канала узкого поля и канала излучения лазерного дальномера. Первая и вторая ПЗС-матрицы 5 и 17 снабжены устройствами формирования видеосигнала (на фиг. 1 не показаны) в виде электронной платы 2, на которой закреплена и сама матрица. Выходы первой и второй ПЗС-матриц соединены соответственно с первым и вторым входами коммутирующего устройства 6, выход которого соединен с электронным формирователем 7 прицельной марки, выход которого подключен к монитору 8. Коммутирующее устройство 6 осуществляет переключение видеосигналов, поступающих от ПЗС-матриц, и может быть выполнено в простейшем случае в виде тумблера или в виде электронного устройства, управляемого от специального пульта управления. В качестве электронного формирователя прицельной марки может быть использован, например, знакогенератор 3. Коммутирующее устройство 6 и электронный формирователь 7 прицельной марки 7 могут быть реализованы в устройстве в едином электронном блоке, например в виде единой электронной платы. Функции ПЗС- матриц 5 и 17 могут выполнять матричные приемники оптического излучения других типов. На фиг. 2 обозначены световая зона 20 первого объектива 1, световая зона 21 второго объектива 12 телескопической системы с учетом ее сдвига ромбической призмой 14, а также граница 22 выходного отверстия в корпусе 19. Работает комбинированный прицел с лазерным дальномером следующим образом. Излучение лазерного излучателя 9 проходит через окуляр 10 телескопической системы, второй спектроделитель 11, второй объектив 12, при этом расходимость лазерного излучения уменьшается в Г раз, где Г - увеличение телескопической системы, проходит оптический компенсатор 13, отражается от граней ромбической отражательной призмы 14, выходит через выходное отверстие корпуса 19 комбинированного прицела и, отразившись от наблюдаемого объекта, первым объективом 1 фокусируется на фотоприемном устройстве 3. Первый спектроделитель 2 при этом пропускает излучение лазера с минимальными потерями (коэффициент пропускания не менее 90 99 ). Видимое излучение от наблюдаемых объектов проходит через отверстие корпуса 19 комбинированного прицела, при наблюдении в режиме узкого поля попадает в первый объектив 1 и, отразившись от первого спектроделителя 2, проходит через линзу системы фокусировки 4 излучения и собирается в плоскости чувствительных элементов первой ПЗС-матрицы 5. Коммутирующее устройство 6 при этом работает в режиме подключения первой ПЗС-матрицы 5 к монитору 8. Видеосигнал с выхода первой ПЗС-матрицы 5 проходит коммутирующее устройство 6, затем электронный формирователь 7 прицельной 4 10040 1 2007.12.30 марки. При этом на экране монитора 8 оператор наблюдает изображение объектов одновременно с прицельной маркой М. В случае нерезкого изображения объектов, наблюдаемых на экране монитора 8, оператор с помощью пульта управления (на фиг. 1 не показан) включает электродвигатель подвижки линзы или группы линз системы фокусировки 4 излучения, добивается наибольшей резкости изображения объектов. Наличие системы фокусировки 4 излучения в канале узкого поля зрения дает возможность оператору независимо от дистанции до наблюдаемого объекта или при возникновении расфокусировки, вызванной температурными воздействиями, наблюдать его изображение на экране монитора с максимальным контрастом, что обеспечивает увеличение дистанции обнаружения и распознавания объектов, а также повышение точности измерения дистанций до целей и повышение точности стрельбы. При наблюдении в режиме широкого поля видимое излучение от наблюдаемых объектов проходит через отверстие корпуса 19 комбинированного прицела, отразившись от граней ромбической отражательной призмы 14, проходит через оптический компенсатор 13 и фокусируется объективом 12 телескопической системы после отражения от второго спектроделителя 11 и зеркала 15 в его фокальной плоскости 18. Проекционная система 16 сопрягает фокальную плоскость 18 с плоскостью второй ПЗС-матрицы 17. Коммутирующее устройство 6 при этом работает в режиме подключения второй ПЗС-матрицы 17 к монитору 8. Видеосигнал с выхода второй ПЗС-матрицы 17 проходит коммутирующее устройство 6, затем электронный формирователь 7 прицельной марки. При этом на экране монитора 8 оператор наблюдает изображение объектов в увеличенном поле зрения одновременно с прицельной маркой М. Вид прицельной марки в этом случае может быть иным с учетом особенностей наблюдения объектов в широком поле зрения. Совмещение световых зон объектива телескопической системы с каналом широкого поля зрения прицела обеспечивает уменьшение габаритных размеров головного зеркала комбинированного прицела, которое устанавливается на входе прицела перед его входным отверстием корпуса 19, так как в этом случае для отсутствия виньетирования световых пучков при равных световых диаметрах объективов требуется меньший диаметрвходного отверстия. Это наглядно иллюстрируется на фиг. 2. Показанное на фиг. 2 относительное положение световых зон 20 и 21 первого и второго объективов обеспечивает минимальный диаметрвыходного отверстия корпуса 19 с границами 22 выходного отверстия, что обеспечивает возможность существенного уменьшения размеров головного зеркала и выступающей части прицела, что особенно важно в случае панорамных прицелов. Таким образом, новый комбинированный прицел с лазерным дальномером обеспечивает увеличение дальностей обнаружения и распознавания наблюдаемых объектов в реальной боевой обстановке, повышение точности измерения дистанций до целей и повышение точности стрельбы, а также возможность наблюдения объектов как в узком,так и в широком поле зрения прицела. Источники информации 1. Евразийский патент 001581, МПК 01 С 3/08 (прототип). 2. Каталог фирмы ЭВС. Телевизионные камеры. Цифровые системы видео наблюдения. - С.-Петербург, 2004. 3. Формирователь прицельных марок МВС-108. Проспект фирмы Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6