УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ВИДА И ПОЛОЖЕНИЯ ПРИЦЕЛЬНОЙ МАРКИ

Область техники
Полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических и коллиматорных прицелах с целью быстрого изменения вида и положения прицельной марки без механических перемещений.
Уровень техники
Прицельной маркой, является совокупность линий, точек, перекрестий, видимых внутри прицела. Существует много различных видов прицельной марки, в основном это перекрестие, риски, точки, окружность и их комбинация. Прицельная марка может быть светящейся (с подсветкой), может быть затемняющей(светопоглощающей), в зависимости от типа и применения прицела. Для затемняющей марки, выделяющейся на светлом фоне поля зрения прицела, используются перекрестия натянутых в фокальной плоскости объектива или окуляра проволок или нанесенных на стекле непрозрачной краской линий. Для подсветки прицельной марки используется светодиод, свечение которого передается элементам прицельной марки. При этом могут подсвечиваться и горизонтальные, и вертикальные элементы прицельной марки. Необходимость разработки оптических прицелов с устройствами подсветки была обусловлена способностью обеспечить большую контрастность марки и тем самым повысить уверенность в правильности прицеливания. Прицельную марку полагается совмещать с целью во время наведения на цель и прицеливания. При этом основную роль в точности прицеливания играет механизм ввода боковых поправок и поправок на дальность (перемещение прицельной марки по горизонтали и по вертикали относительно оси прицела).
Для точной стрельбы по цели требуется проводить корректировку положения прицельной марки относительно оптической оси прицела. Для этого используются различные механизмы и механические конструкции оптических диоптрийных и коллиматорных прицелов.
Оптический диоптрийный прицел представляет собой зрительную трубу, предназначенную для наблюдения удаленных предметов. Корпус трубы обычно изготавливается из стали или алюминиевых сплавов. Внутри трубы расположена оптическая система, состоящая из нескольких линз, оптические оси которых находятся на одной прямой линии. Объектив, обращенный в сторону цели, строит в своей фокальной плоскости изображение цели. Это изображение получается перевернутым вокруг горизонтальной и вертикальной оси, поэтому в состав оптического прицела входит оборачивающая система, возвращающая изображение к нормальному виду. Изображение цели, пройдя через оборачивающую систему, формируется в фокальной плоскости окуляра. Окуляр, подобно лупе, позволяет увидеть увеличенное изображение. В фокальной плоскости объектива или окуляра помещается прицельная марка. Поскольку прицельная марка расположена в плоскости изображения цели, значит цель и прицельная марка видны одинаково резко и не нужна переаккомодация глаза. Размещение марки в фокальной плоскости объектива характерно для европейских оптических прицелов - в американских она находится в фокальной плоскости окуляра.
Традиционно прицельная марка изготавливается на плоской стеклянной пластине методом гравировки или нанесением краски рисунка соответствующего виду прицельной марки. В простейшем случае прицельная марка представляет собой - рамку с натянутыми на ней крестообразно двумя тонкими проволочками. Вместо рамки все чаще применяют стеклянную пластину в вытравленными на ней изображениями шкал, перекрестий и дополнительных значков. Рамка может независимо перемещаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Для перемещения рамки служат так называемые маховички вертикальных и боковых поправок, выведенные на поверхность трубки прицела и соединенные с рамкой винтами.
При пристрелке оружия или при вводе поправок в процессе стрельбы рамка с прицельной маркой смещается относительно оптической оси прицела, иногда весьма значительно. Принимая во внимание, что наиболее качественное и яркое изображение формируется вблизи оптической оси прицела и, к тому же, глаз стрелка всегда рефлекторно отыскивает центр изображения, в современных оптических прицелах стали применять системы с "центрированной маркой". В таких системах внутри корпуса прицела на шарнирах установлена трубка, в которой располагаются оптические элементы прицельной марки и оборачивающей системы. Маховики ввода поправок соединены с внутренней трубкой, поэтому при их вращении перемещается вся трубка, а не только прицельная марка. Поэтому марка всегда находится на оптической оси прицела, что позволяет корректировать весьма значительные погрешности, возникающие при монтаже прицела, или при применении пуль, обладающих крутой траекторией. Маховик вертикальных поправок - углов возвышения - располагается сверху прицельной трубки, а маховик боковых поправок располагается сбоку.
В описании к патенту RU №2237227 указан способ механического перемещения прицельной марки в оптических коллиматорных прицелах и устройство этих прицелов. Сущность способа заключается в том, что для настройки прицела перемещение прицельной марки осуществляют посредством линейного механического перемещения вдоль или перпендикулярно оптической оси одной или нескольких зеркальных поверхностей. Указанные поверхности установлены под углом 45° к оптической оси и последовательно расположены между излучателем прицельной марки и оптическим коллиматорным узлом. Сущность устройств заключается в том, что для регулирования положения прицельной марки механизм ввода боковых поправок выполнен в виде светодиодного излучателя, установленного посредством движка в фокальной плоскости оптического коллиматорного узла с возможностью перемещения перпендикулярно оптической оси прицела. Механизм ввода поправок на дальность может быть выполнен в виде зеркала, установленного посредством другого движка с возможностью перемещения вдоль оптической оси прицела или в виде рефлектора, установленного в корпусе с возможностью перемещения вдоль оптической оси прицела.
Широко известны способы перемещения прицельной марки в оптических коллиматорных прицелах, которые основаны на вращении оптического коллиматорного узла (рефлектора) или излучателя прицельной марки, расположенного в фокальной плоскости оптического коллиматорного узла вокруг вертикальной и горизонтальной осей прицела, а также на линейном перемещении оптического коллиматорного узла (рефлектора) или излучателя прицельной марки, расположенного в фокальной плоскости оптического коллиматорного узла по вертикальной и горизонтальной осям прицела. Применяются также комбинированные способы, например, перемещение прицельной марки в горизонтальной плоскости осуществляется за счет перемещения излучателя прицельной марки, а в вертикальной плоскости за счет перемещения оптического коллиматорного узла (рефлектора).
Во всех случаях требуется довольно точный и жесткий, с целью противодействия ударной силе от выстрела, механизм перемещения прицельной марки. Это приводит либо к чрезмерному усложнению конструкции механизма перемещения марки или к отсутствию удобства использования и ввода поправок.
Одной из важных задач наряду с возможностью перемещения и выставления в нужное положение марки относительно оптической оси прицела, является возможность быстрой смены вида прицельной марки. Для использования в различных климатических и погодных условиях и для различных целей требуется замена одного вида прицельной марки на другой вид. В производимых в настоящее время оптических прицелах замена прицельной марки невозможна либо требует значительных усилий и затрат времени.
Наиболее близким прототипом предлагаемого устройства является механизм изменения вида прицельной марки по патенту RU №2249171. Устройство по этому патенту содержит источник света и диафрагму с прорезями. Дополнительно устройство снабжено подвижной пластиной с возможностью перекрытия части прорезей диафрагмы и формирования таким образом, различных видов прицельных марок.
Недостатком устройства, взятого в качестве прототипа, является ограниченное количество видов прицельной марки (не более 3-4 видов) и необходимость механических действий при смене вида марки, что влияет на надежность. Кроме этого устройство формирования прицельной марки, взятое в качестве прототипа, не позволяет формировать марку в нужном месте относительной оптической оси прицела по вертикали и горизонтали для внесения поправок. Само устройство формирует вид прицельной марки в виде совокупности механически сделанных прорезей в диафрагмах в строго определенных местах. Устройство не имеет возможности формировать прицельную марку в любых местах поля зрения прицела.
Раскрытие изобретения
Указанные недостатки устройства, взятого за прототип, решаются в предлагаемом устройстве изменения вида и положения прицельной марки введением в его состав отображающего дисплея, расположенного в фокальной плоскости объектива или окуляра прицела и состоящего из матрицы светоизлучающих или светопоглощающих элементов (пикселей), блока электронной памяти и электронного блока управления состоянием пикселей, который формирует на дисплее из пикселей изображение прицельной марки. В блок памяти может быть заложено большое количество изображений видов прицельных марок. Количество прицельных марок ограниченно только объемом электронной памяти. Блок электронной памяти, электронное запоминающее устройство для записи цифровой информации может быть выполнено на основе NAND-памяти в виде SD-card или Flash памяти. Блок управления производит вывод на дисплей из памяти изображения прицельной марки, при этом положение прицельной марки на дисплее может быть любым и определяется настройками блока управления. Изменение настроек блока управления пикселями дисплея может производиться от внешних элементов управления в виде кнопок, маховичков, барабанчиков.
Предлагаемое устройство вида и положения прицельной марки позволяет производить быструю установку необходимого вида марки, как затемняющую, так и светящуюся, а также формировать ее в произвольном месте относительно оптической оси по горизонтали и вертикали с учетом корректировки на наиболее точную стрельбу. Формирование марки по заданному адресу фактически означает возможность сдвига, корректировки марки введением поправок или в процессе приведения прицела к нормальному бою.
Устройство изменения вида и положения прицельной марки работает следующим образом. При изготовлении прицельной марки на заводе-изготовителе в блок памяти (например, на SD card) записывается цифровое изображение нескольких видов прицельной марки. Память хранит адреса пикселей, которые формируют вид прицельной марки. Пользователь выбирает вид прицельной марки, выбирая необходимый файл в памяти, в котором хранится образ прицельной марки в виде массива адресов пикселей этого вида марки. Электронный блок обращается в память к файлу соответствующего вида прицельной марки за информацией о состоянии и адресе каждого пикселя дисплея для формирования конкретного вида марки. Если в электронной памяти какому-то конкретному пикселю соответствует 1 или 0, электронный блок управления включает (делает активным) или не включает соответствующий пиксель дисплея. Отсчет нужного пикселя дисплея производится от начальной точки «0» по вертикали и горизонтали. Начальная точка «0» также хранится в блоке памяти и соответствует точному попаданию в цель для каждой конкретной прицельной марки и для каждого типа оружия. Изменение начальной точки «0» производится вводом через кнопки или маховички поправок по вертикали и горизонтали при пристрелке конкретного оружия с учетом баллистики боеприпаса. Значение местонахождения начальной точки «0» хранится также в блоке памяти. При включении прицела блок управления пикселями дисплея обращается в блок памяти и формирует матрицу активных и пассивных пикселей, соответствующих изображению прицельной марки. Место формирования марки относительно оптической оси прицела на дисплее определяется заранее заданной и хранящейся в блоке памяти информации о начальной точке. При необходимости сдвига по вертикали или горизонтали изображения прицельной марки для более точного ведения стрельбы производится введение поправки в место начальной точки «0» на дисплее и сдвиг всего изображения прицельной марки. Минимальный сдвиг изображения прицельной марки возможен на физический размер одного пикселя, размер которого обозначен на рисунке L. Таким образом, производится не физический сдвиг материального носителя прицельной марки, а только сдвиг видимого изображения марки на размер необходимого количества пикселей. При этом сам физический носитель марки (дисплей) может быть жестко закреплен в прицеле для устранения самопроизвольных сдвигов в результате механических воздействий от производимых выстрелов. Отсутствие подвижных частей и сложного механизма юстировки приводит к упрощению конструкции и увеличению надежности эксплуатации.
Промышленная применимость
На предприятии заявителе была сконструирована модель прицела с устройством изменения вида и положения прицельной марки. В качестве дисплея использовался электролюминесцентный матричный дисплей разрешением 320×240 с шагом пикселя 0.3 мм фирмы Planar, блок управления пикселями дисплея использовался этой же фирмы, в качестве блока памяти использовалась флэш-память на SD карте. Предварительно посредством специального контролера в память было записано изображение прицельной марки. При размещении дисплея в фокальной плоскости объектива прицела в поле зрения формировалась прицельная марка. Прицельная марка была достаточно контрастная для возможности прицеливания в яркую солнечную погоду. При сдвиге начальной точки «0» на один пиксель происходило перемещение всего изображения прицельной марки на шаг пикселя 0,3 мм. Что соответствовало смещению марки в поле зрения прицела относительно первоначального положения. Таким образом, производился вывод прицельной марки в поле зрения прицела и ее сдвиг для корректировки прицельной стрельбы без механических перемещений. Изготовленный макет подтвердил техническую возможность и заявленные преимущества устройства формирования прицельной марки в сравнении с устройством, взятым в качестве прототипа. Отсутствие механических перемещающихся частей позволило упростить конструкцию прицела и значительно увеличило его надежность при эксплуатации в составе оружия. Ресурсные испытания прицела с электронной прицельной маркой на физически неподвижном носителе показали увод прицельной марки менее 5 миллирадиан, что было ниже погрешности измерительной аппаратуры и вызвано механическими сдвигами в конструкции самого прицела не зависящими от прицельной марки.