Оптичний візир

Винахід відноситься до оптичного приладобудування, зокрема до оптичних візирів і може бути використаний в прицільних системах стрілкової, спортивної, мисливської зброї та в інших прицільних і візирних системах. В якості прототипу було обрано оптичний візир [1], який містить світлофільтр, об'єктив та окуляр, що утворюють телескоп Галілея; канал марки (сітки), виконаний по схемі мікроскопу Галілея; світлоподілювач, виконаний як плоско-паралельна пластинка що розташована між об'єктивом і окуляром візира перпендикулярно оптичній осі телескопа з нахиленою до оптичних осей об'єктивів мікроскопа та телескопа поверхнею світлоподілюючого покриття з високим коефіцієнтом відбиття у вузькому спектральному діапазоні. Недоліками прототипу є недостатня величина поля зору (до 6°) при високій кратності збільшення візира, недостатньо добра якість зображення та складність регулювання положення прицільної марки відносно нульової лінії візирування під час пристрілки зброї. Під нульовою лінією візирування (НЛВ) розуміється лінія, що співпадає з оптичною віссю візира та паралельна вісі каналу ствола зброї, на який встановлюється візир. Оскільки для різних дальностей при різних умовах стрільби необхідне введення поправок на кут прицілювання, в полі зору візира повинні бути візуалізовани дві марки: нульова, що визначає положення НЛВ, та прицільна, за допомогою якої виконується наведення на ціль. В прототипі прицільна марка відсутня, її роль виконує нульова марка. Це створює певні незручності під час стрільби та призводить до промахів. Метою даного винаходу є збільшення поля зору, підвищення якості зображення при збереженні високої кратності збільшення візира системи Галілея та забезпечення зручного регулювання положення прицільної марки відносно нульової під час пристрілки зброї. Ця мета досягається тим, що у запропонованому оптичному візирі світлоподілювач виконано у вигляді склеєної з трьох оптичних компонентів від'ємної меніскової лінзи, яка утворює разом з двома попередніми по ходу променя від об'єкта спостереження лінзами об'єктив візира. Це дозволило збільшити поле зору візира від 6° до 9° та, що є найбільш суттєвим, значно покращити якість зображення. Це досягнуто за рахунок того, що світлоподілювач, який раніше був виконаний у вигляді плоско-паралельної пластинки, тепер не „висить" у повітрі поміж об'єктивом та окуляром візира як у прототипі, а необхідним чином вклеєний поміж плоско-випуклою та плоско-вгнутою лінзами, які утворюють в цілому від'ємну меніскову лінзу, сферичні поверхні якої центровані, а випукла поверхня меніска звернена в бік об'єкта спостереження. Сам меніск, усі оптичні компоненти якого виконані з одного й того ж скла, разом з попередніми по ходу променя лінзами, утворює високоякісний об'єктив візира Галілея, розрахований на мінімум аберацій [2]. Збільшення поля зору досягнуто за рахунок введення в оптичну систему візира, одразу за склеєним об'єктивом, від'ємного меніска, як це зроблено в праці [2]. Цей засіб веде до збільшення фокусної відстані об'єктива, але не збільшує довжину зорової труби. З цього виходить, що у формулі для максимального поля зору за об’єктивом [3] D / 2 + dокГ (1.1), tgwmax = Г (р¢Г + L) де D - світловий діаметр об'єктива, dок - діаметр зіниці ока, Г - збільшення зорової труби, р' - віддаленість ока від останньої поверхні окуляра, L - довжина труби (відстань від першої поверхні об'єктива до останньої поверхні окуляра), відрізок L (довжина труби) стає коротшим. Відповідно до [1] значення величини відрізку L дорівнює 62,5мм. Недоліком канала сітки в прототипі також було мале поле зору нормованого поля зору сітки, яке по суті є полем зору мікроскопу. Окрім того, в прототипі не було передбачено наявність другої прицільної сітки. В запропонованому візирі Галілея у фокальну площину колімаційного об'єктива 3-7 введені дві сітки з прозорими штрихами різної конфігурації, які підсвітлюються різними вузькоспектральними джерелами випромінювання. Задачу запровадження нульової та прицільної марок у поле зору візира вирішено шляхом нанесення нейтрального напівпрозорого світлоподілюючого покриття на поверхню склейки двох призм (які утворюють плоско-паралельну пластинку), нахилену до оптичної вісі візира на кут, наприклад, 45°, так, що потоки випромінювання, які надходять з обох сіток, підсвітлюваних двома вузькоспектральними джерелами випромінювання λ1± Δλ та λ2±Δλ, відбиваються в бік об'єкта спостереження, та нанесенням на одну з робочих поверхонь світлофільтра, який встановлений нормально до оптичної вісі візира, вузькоспектрального λ2±Δλ високовідбиваючого покриття, (наприклад, зеленого), та введенням додаткового вузькоспектрального λ1±Δλ (наприклад, червоного) високовідбиваючого плоского дзеркала, встановленого поперед світлофільтра нормально до оптичної вісі візира і забезпеченого простим пристроєм кутових захилів відбиваючої поверхні дзеркала за двома ортогональними осями координат. Співвідношення поміж кутом захилу відбиваючої поверхні дзеркала та кутовим положенням прицільної марки відносно нульової дорівнює двом, тобто φх з=2φх лв (1.2), φу з=2φу лв де φх з, φу з - кути захилу дзеркальної поверхні по відношенню до нульового положення за двома вісями координат; φх лв, φ у лв - кутове положення лінії візирування по відношенню до нульової лінії візирування за двома вісями координат. Спосіб захилу дзеркальної поверхні по відношенню до нульового положення та пристрій для його здійснення (наприклад, за допомогою 3-х гвинтів) є значно простішим, ніж пересування сітки у фокальній площині колімаційного об'єктиву чи розвороти усього корпусу візира відносно базового напрямку, наприклад, вісі каналу ствола. Сутність винаходу можна пояснити за допомогою малюнків 1, 2, 3. На Рис.1 зображено оптичну схему запропонованого візира, на Рис.2 зображено вигляди марок (нульової та прицільної) у полі зору візира, на Рис.3 зображено спектральні характеристики дзеркала, світлофільтра та джерел випромінювання λ1±Δλ та λ2± Δλ. Візир (Рис.1) включає у себе дзеркало 1 з вузькоспектральним високовідбиваючим покриттям на довжині хвилі λ1± Δλ (червоним), світлофільтр 2 з нанесеним на одну робочу грань вузькоспектральним високовідбиваючим покриттям на довжині хвилі λ2± Δλ (зелений), об'єктив візиру 3-8, колімаційний об'єктив 3-7, окуляр 9, світлоподілюючу призму 10, сітку 11, сітк у 12, сві тлодіод 13 (зелений), світлодіод 14 (червоний). Вигляд прицільних марок у полі зору спостерігача показано на Рис.2. Нульова марка являє собою перехрестя з поділками зеленого кольору, прицільна марка являє собою крапку червоного кольору. Вигляд графиків (спектральних кривих) коефіцієнту відбиття показано на Рис.3. Візир працює у такий спосіб. Канал спостереження 1-9 являє собою телескопічну систему Галілея, у якої задній фокус F1' об'єктива 3-8 співпадає з переднім фокусом окуляра 9 F2. Канал формування прицільної та нульової марок містить у собі дзеркало 1, світлофільтр 2 з червоним вузькоспектральним високовідбиваючим покриттям, колімаційний об'єктив 3-7, світлоподілюючий кубик 10, сітку нульової марки 11 (зелену) зі світлодіодом 13 та сітку прицільної марки 12 (червону) зі світлодіодом 14. Обидві сітки 11 та 12 розташовані у фокальних площинах колімаційного об'єктиву 3-7. Штрихи кожної сітки є прозорими. Підсвітлювання сіток здійснюється за допомогою зеленого 13 та червоного 14 світлодіодів. Формування марок у полі зору спостерігача здійснюється таким чином. Світлодіоди 13, 14 (зелений та червоний) підсвітлюють сітки 11 та 12 одночасно. Оскільки штрихи сіток прозорі, а самі вони розташовані у фокальних площинах колімаційного об'єктиву 3-7, то випромінювання, які пройдуть крізь світлоподілюючий кубик 10 та колімаційний об'єктив 3-7, вийдуть з нього у ви гляді колімованого потоку. При цьому на нейтральному напівпрозорому покритті світлоподілювача (плоско-паралельній пластинці 7-6) буде втрачено 50% світлового потоку. Колімоване випромінювання 2-х потоків, зеленого та червоного, зустріне на своєму шляху послідовно встановлені нормально до оптичної вісі візира монохроматичні дзеркала, котрі відповідно відіб'ють потоки, що падають на них, тобто, відбуде ться автоколімація. Ці відбиті від дзеркал колімовані потоки, що рознесені по спектру, пройдуть крізь об'єктив 3-8 та окуляр 9 візира і утворять в окулярному полі зору візира автоколімаційні зображення марок: нульової - у вигляді перехрестя з поділками зеленого кольору, та прицільної - у вигляді крапки червоного кольору. Таким чином, у даному візирі зображення марок формуються автоколімаційним способом, до того ж, у їх формуванні до відбиття від дзеркал, використовуються майже всі деталі об'єктиву візира окрім однієї - плосковгнутої лінзи 7. Після відбиття від дзеркал повністю використовується об'єктив 3-8. Тобто, об'єктив 3-8 виконує дві функції: спостережну - для спостереження об'єктів на місцевості, та колімаційно-автоколімаційну - для формування марок. Це дозволило суттєво розширити величину нормованого поля зору сіток. Якщо у прототипі максимальний розмір нормованого поля зору складав величину ~1°, то у даному візирі розмір сітки при необхідності може дорівнювати розміру всього поля зору візира. У деяких приладах це має вирішальне значення. В якості світлофільтра 2 може бути використано фотохромний фільтр, який змінює свою прозорість в залежності від величини потоку, що падає на нього. Це допоможе не лише захистити око спостерігача від засліплення, але й створить комфортні умови для спостерігача завдяки контрасту між яскравостями марок та цілей. Без світлофільтра у денних умовах спостереження марки можуть бути не видні через низький контраст. Наявність нульової марки надає спостерігачу інформацію про положення вісі каналу ствола, тобто про базовий напрямок лінії відносно якої введені поправки. Для створення комфортних умов для спостереження марок на фоні цілей світлодіоди мають регулювання за током (тобто за яскравістю випромінювання), що особливо важливо при роботі в сутінках, коли марки занадто яскраві. Співставлення параметрів прототипу та візиру, що заявляється, наведене у таблиці. Таблиця № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Найменування параметрів Поле зору, град. Нормоване поле зору сітки, град. Довжина візиру, мм. Розподільча здатність, кут. сек, не більше в центрі на краю поля Збільшення, крат. Світловий діаметр об'єктиву, мм. Вид сітки. Прототип 6° 2° 75,0 Візир, що заявляється 9°20' 8°00' 62,5 30" 20" 40" 4,0 40,0 Дві марки: нульова у вигляді перехрестя з 4,0 40,0 Крапка та два кільця червоного кольору. 8. 9. 10. 11 Ме ханізм оперативного регулювання кутів поправок прицільної марки. Вага, г Схема введення марки у поле зору окуляра візира. Тип оптичної схеми. поділками зеленого кольору; прицільна марка у вигляді червоної крапки Є. 250,0 Схема мікроскопу Галілея. Візир Галілея. 250,0 Автоколімаційна система Візир Галілея Співставлення значень основних параметрів прототипу та візиру, що заявляється, показує, що даний візир, який є розвитком схеми візиру Галілея прототипу, має наступні переваги 1 Поле зору збільшене з 6° до 9°, 2 Нормоване поле зору сітки збільшене з 1° до 8°, 3 Якість зображення покращена по всьому полю, 4 Довжина візиру зменшена з 75,0мм до 62,5мм. 5 Візир, що заявляється, має дві марки в полі зору нульову марку у вигляді перехрестя з поділками зеленого кольору та прицільну марку у вигляді крапки червоного кольору. Для введення кутових поправок на прицілювання в залежності від дистанції та інших факторів впливу візир забезпечено простим механізмом, який дозволяє оперативно вводити кутові поправки прицільної марки. За іншими параметрами прототип і візир, що заявляється, не мають суттєви х відмінностей. 1. Оптичний візир Номер заявки 2003043832 від 24 04 2003р. Декларативний патент від 12.11.2003р. 2. Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем -Л Машиностроение, 1975 –с.194-197 3. Тудоровский А.Н. Теория оптических систем -М,Л, 1952 –ч.II – с.328-333