ПРИЦЕЛ-ПРИБОР НАВЕДЕНИЯ С ЛАЗЕРНЫМ ДАЛЬНОМЕРОМ
SIGHT-INSTRUMENT OF HOMING WITH LASER RANGE FINDER

Изобретение относится к области оптического приборостроения, более конкретно к устройствам наблюдения объектов и прицеливания, а также для измерения расстояния до целей с помощью встроенного лазерного дальномера и для наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу.
Известен прицел-прибор наведения с лазерным дальномером [1], содержащий взаимно параллельные визирный канал, включающий оптически связанные объектив и систему наблюдения с прицельной маркой, выполненную в виде турели, в которой закреплены, в частности, два сменных блока, каждый из которых содержит сетку с прицельной маркой и линзовый блок оборачивания изображения, передающий канал дальномера, включающий оптически связанные импульсный лазер и первую формирующую систему, приемный канал дальномера, включающий оптически связанные объектив, систему разделения каналов, выполненную в виде плоского зеркала, установленного на оси визирного канала между объективом и турелью с возможностью выведения из оптического тракта, и фотоприемное устройство, канал подсветки объектов, используемый, в частности, для наведения на цель управляемых ракет, содержащий последовательно расположенные и оптически связанные лазер непрерывного излучения, вторую формирующую систему, включающую растровый модулятор лазерного излучения, и объектив, при этом объектив является общим для визирного канала, канала подсветки объектов и приемного канала дальномера.
Недостатками известного прицела-прибора наведения с лазерным дальномером являются невысокая точность наведения ракет на цель, обусловленная, во-первых, неопределенностью углового положения оси визирного канала, связанной с необходимостью выводить из хода лучей света и вводить с определенной точностью сетку с прицельной маркой вместе с блоками линз визирного канала, а во-вторых, повышенными аберрациями объектива, связанными с внеосевым ходом лучей канала подсветки объектов через объектив, невысокие точность и надежность работы лазерного дальномера, связанные с неопределенностью углового положения оси визирного канала и с вероятными ошибками углового положения плоского зеркала системы разделения каналов при его установке в рабочее положение, вызванными, например, наклепом на упоре, что при наличии непараллельности оси вращения зеркала и нормали к его отражающей поверхности неизбежно приводит к нарушению параллельности осей визирного канала и приемного канала дальномера, а следовательно, к ошибкам измерения дальности до целей, а также некомфортные условия наблюдения оператором целей, вызванные перекрыванием поля зрения зеркалом при измерении дальности до целей.
Задачей изобретения является повышение точности и надежности работы лазерного дальномера, улучшение условий наблюдения оператором целей, а также повышение точности наведения управляемых ракет на цель.
Для решения этой задачи в прицеле-приборе наведения с лазерным дальномером, содержащем взаимно параллельные визирный канал, включающий оптически связанные объектив и систему наблюдения, передающий канал дальномера, включающий оптически связанные импульсный лазер и первую формирующую систему, приемный канал дальномера, включающий оптически связанные объектив, систему разделения каналов и первое фотоприемное устройство, канал наведения, включающий оптически связанные и последовательно установленные лазер непрерывного излучения, вторую формирующую систему и объектив, при этом объектив является общим для визирного канала, канала наведения и приемного канала дальномера, в отличие от прототипа система наблюдения содержит последовательно расположенные неподвижную сетку, на одной из рабочих поверхностей которой сформирована прицельная марка, установленная в фокальной плоскости объектива, оборачивающую систему с переменным увеличением и окуляр, система разделения каналов содержит оптически связанные спектроделитель и плоское зеркало, причем спектроделитель установлен на оси визирного канала между объективом и неподвижной сеткой, а плоское зеркало установлено на оси канала наведения на выходе второй формирующей системы с возможностью вывода из оптического тракта путем поворота вокруг оси, параллельной нормали к его поверхности, при этом первое фотоприемное устройство оптически связано с объективом посредством плоского зеркала, введенного в оптический тракт канала наведения, и спектроделителя, а вторая формирующая система оптически связана с объективом посредством спектроделителя при размещении плоского зеркала за пределами оптического тракта канала наведения.
Выполнение системы наблюдения в виде последовательно расположенных неподвижной сетки, на одной из рабочих поверхностей которой сформирована прицельная марка, установленная в фокальной плоскости объектива, оборачивающей системы с переменным увеличением и окуляра обеспечивает неизменность углового положения оси визирного канала, не зависящую от ошибок положения линзовых компонентов оборачивающей системы с переменным увеличением при их поочередном введении в визирный канал. Это обеспечивает сохранение в процессе работы параллельности оси визирного канала и осей канала наведения, приемного и передающего каналов лазерного дальномера, достигнутой при выверке каналов на этапе подготовки прицела-прибора наведения с лазерным дальномером к практической работе, что в свою очередь обеспечивает повышение точности наведения ракет на цель, а также точности измерения дальности до цели, так как исключает случайное рассогласование осей каналов.
Выполнение системы разделения каналов в виде оптически связанных спектроделителя и плоского зеркала, расположение спектроделителя на оси визирного канала между объективом и неподвижной сеткой, а плоского зеркала на оси канала наведения на выходе второй формирующей системы с возможностью вывода из оптического тракта, при этом первое фотоприемное устройство оптически связано с объективом посредством плоского зеркала, введенного в оптический тракт канала наведения, и спектроделителя, вторая формирующая система оптически связана с объективом посредством спектроделителя при размещении плоского зеркала за пределами оптического тракта канала наведения, обеспечивает улучшение условий наблюдения оператором целей, так как при работе дальномера зеркало не перекрывает визирный канал и оператор не замечает мельканий при наблюдении объектов. Кроме того, при этом обеспечивается осевой ход лучей света канала наведения, что улучшает качество формируемого лазерного поля управления вследствие уменьшения аберраций наклонного пучка объектива и обеспечивает повышение точности наведения ракет на цель.
Введение плоского зеркала в оптический тракт приемного канала лазерного дальномера путем поворота вокруг оси, параллельной нормали к его рабочей поверхности, исключает появление непараллельности осей визирного канала и приемного канала лазерного дальномера вследствие ошибок поворота зеркала вокруг оси его вращения, а следовательно, также обеспечивает повышение точности и надежности работы лазерного дальномера.
На фиг.1 представлена принципиальная схема прицела-прибора наведения с лазерным дальномером, на фиг.2 и фиг.3 показаны варианты выполнения системы разделения каналов.
Прицел-прибор наведения с лазерным дальномером включает (фиг.1) оптически связанные объектив 1, спектроделитель 2, систему наблюдения, включающую неподвижную сетку 3, на поверхности Р которой, расположенной в фокальной плоскости объектива 1, сформирована прицельная марка, оборачивающую систему 4 с переменным увеличением, включающую, по меньшей мере, два сменных линзовых блока, установленных с возможностью поочередного размещения на оси объектива, и окуляр 5, образующие визирный канал, передающий канал 6 дальномера, включающий оптически связанные импульсный лазер 7 и первую формирующую систему 8, канал наведения, включающий последовательно расположенные и оптически связанные лазер 9 непрерывного излучения, вторую формирующую систему 10, содержащую растровый модулятор с панкратической системой, зеркало 11, введенное для улучшения компоновки изделия, спектроделитель 2 и объектив 1, приемный канал дальномера, включающий оптически связанные объектив 1, спектроделитель 2, зеркало 11, плоское зеркало 12, введенное в оптический тракт канала наведения, и первое фотоприемное устройство 13. Объектив 1 является общим для визирного канала, канала наведения и приемного канала дальномера. Спектроделитель 2 и плоское зеркало 12 образуют систему разделения каналов. Спектроделитель 2 установлен на оси визирного канала между объективом 1 и неподвижной сеткой 3, а плоское зеркало 12 установлено на оси канала наведения на выходе второй формирующей системы 10 с возможностью его введения в оптический тракт канала наведения или выведения из него. Спектроделитель 2 может быть выполнен в виде тонкой (толщиной 2…3 мм) стеклянной пластинки, на одной из рабочих поверхностей которой нанесено спектроделительное покрытие. Также он может быть выполнен в виде отражательной призмы, на одной из отражающих граней которой нанесено спектроделительное покрытие, как показано на фиг.2 и фиг.3. Зеркало 11 при этом может быть выполнено в виде второй отражающей грани призмы. Неподвижная сетка 3 (фиг.1) визирного канала оптически связана с объективом 1 с помощью спектроделителя 2, первое фотоприемное устройство 13 приемного канала дальномера оптически связано с объективом 1 с помощью плоского зеркала 12, введенного в оптический тракт канала наведения, зеркала 11 и спектроделителя 2, вторая формирующая система 10 канала наведения оптически связана с объективом 1 с помощью зеркала 11 и спектроделителя 2 при размещении плоского зеркала 12 за пределами оптического тракта канала наведения.
На фиг.1 показаны также полевая диафрагма 14, расположенная в фокальной плоскости окуляра 5, и глаз оператора 15.
Сменные линзовые блоки оборачивающей системы 4 с переменным увеличением могут быть размещены в турели и могут вводиться оператором с помощью переключателя на панели прицела. Оборачивающая система 4 с переменным увеличением может быть выполнена также в виде панкратической системы или в виде двухпозиционного линзового блока.
Первая формирующая система 8 передающего канала 6 лазерного дальномера представляет собой телескопическую оптическую систему Галилея, обеспечивающую уменьшение угла расходимости излучения лазера 7 в несколько раз.
Работает прицел-прибор наведения с лазерным дальномером следующим образом.
Изображение целей формируется объективом 1 в плоскости прицельной марки сетки 3, затем переносится оборачивающей системой 4 в плоскость полевой диафрагмы 14. Оператор наблюдает глазом 15 за местностью через окуляр 5 при введенном в ход лучей света блоке линз оборачивающей системы 4, обеспечивающем больший угол поля зрения визирного канала. При обнаружении цели разворотами прицела оператор добивается совмещения прицельной марки сетки 3 с центром выбранной цели, затем вводит в ход лучей света блок линз оборачивающей системы 4, обеспечивающий меньший угол поля зрения визирного канала, при котором наблюдение цели осуществляется при большем увеличении. При необходимости измерения дальности до цели оператор осуществляет пуск импульсного лазера 7, излучение которого проходит первую формирующую оптическую систему 8, и узким пучком кратковременно освещает выбранную оператором цель. Одновременно плоское зеркало 12 вводится в ход лучей света канала наведения в положение I. При этом плоское зеркало 12 не перекрывает визирный канал и не мешает оператору наблюдать цель. Излучение импульсного лазера 7, отраженное от цели, проходит объектив 1, отражается от спектроделителя 2, затем от зеркал 11, 12 и попадает на чувствительную площадку первого фотоприемного устройства 13. Электронная система лазерного дальномера вырабатывает сигнал об измеренной дальности до цели, передает его к индикаторным устройствам (не показаны), а плоское зеркало 12 занимает свое исходное положение за пределами хода лучей света канала наведения в положении II. Так как плоское зеркало 12 вводится в рабочее положение, поворачиваясь вокруг оси, параллельной нормали к его рабочей поверхности, ошибка позиционирования зеркала 12 не влияет на угловое положение оси приемного канала дальномера и не приводит к случайным и систематическим погрешностям измерения дальности до цели.
При необходимости пуска управляемой ракеты оператор осуществляет пуск лазера 9 непрерывного излучения, излучение которого проходит вторую формирующую систему 10, отражается от зеркала 11, спектроделителя 2 и симметричным относительно оси не искаженным аберрациями световым пучком выходит через объектив 1 в пространство предметов в направлении цели, формируя с помощью растрового модулятора и панкратической системы второй формирующей системы 10 изменяющееся во времени лазерное поле управления, обеспечивающее наведение управляемой ракеты на цель.
Таким образом, новый прицел-прибор наведения с лазерным дальномером по сравнению с прототипом обладает новыми качествами и обеспечивает повышение точности и надежности работы лазерного дальномера, повышение точности наведения ракет на цель, а также улучшение условий наблюдения оператором целей.
Источники информации
1. Патент BY №4273, МПК G02В 23/12 - прототип.