RU152500U1

RU152500U1 - HOLOGRAPHIC COLLIMATOR SIGHT

Info

Publication number: RU152500U1
Application number: RU2014129651/28U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Васильев; Сергей Николаевич Корешев; Михаил Константинович Шевцов; Алексей Валентинович Бахолдин; Наталья Юрьевна Гришина
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2015-06-10

Abstract

Прицел, содержащий источник излучения, формирователь изображения прицельной марки, коллиматор оптического излучения и компенсирующую отражательную дифракционную решетку, отличающийся тем, что формирователь изображения прицельной марки, расположенный в фокусе коллиматора оптического излучения, выполнен с совмещением функции источника излучения в виде электронно-адресованной ЖК-матрицы, в прицел включена дополнительная пропускающая решетка, характеризующаяся пространственной частотой и ориентацией дифракционной структуры, совпадающими с пространственной частотой и ориентацией дифракционной структуры отражательной решетки, причем отражательная дифракционная решетка установлена таким образом, что нормаль, восстановленная из центра ее рабочей поверхности, совпадает с нормалью, опущенной из центра рабочей поверхности формирователя изображения прицельной марки, а пропускающая дифракционная решетка установлена параллельно отражательной так, что их поверхности в плоскости дифракционных сечений сдвинуты относительно друг друга на расстояние Δ=ltgα, где l - расстояние между рабочими поверхностями решеток, а α - угол дифракции, причем α=arcsin(λν), λ - средняя длина волны рабочего спектрального диапазона прицела, ν - пространственная частота решеток.The sight containing the radiation source, the imager of the aiming mark, the collimator of optical radiation and a compensating reflective diffraction grating, characterized in that the imager of the aiming mark located in the focus of the collimator of optical radiation is made combining the functions of the radiation source in the form of an electronically addressed LCD matrix , an additional transmission grating is included in the sight, characterized by the spatial frequency and orientation of the diffraction structure, coinciding with the spatial frequency and orientation of the diffraction structure of the reflective grating, and the reflective diffraction grating is set in such a way that the normal restored from the center of its working surface coincides with the normal dropped from the center of the working surface of the reticle, and the transmission diffraction grating is installed parallel to the reflective so that their surfaces in the plane of diffraction cross sections are shifted relative to each other by a distance Δ = ltgα, where l is the distance between the working surfaces of the gratings, and α is the diffraction angle, with α = arcsin (λν), λ is the average wavelength of the working spectral range of the sight, and ν is the spatial frequency of the gratings.

Description

Полезная модель относится к коллиматорным прицелам, формирующим изображение неподвижной прицельной марки. Прицел содержит источник излучения, формирователь изображения прицельной марки, коллиматор и две дифракционные решетки - отражательную и пропускающую.The utility model relates to collimator sights, forming the image of a fixed aiming mark. The sight contains a radiation source, an imager of an aiming mark, a collimator and two diffraction gratings - reflective and transmission.

Модель решает проблему смены прицельной марки и обеспечивает компенсацию изменения длины волны при изменении условий окружающей среды, а также минимизацию габаритов и массы прицела.The model solves the problem of changing the reticle and compensates for changes in wavelength with changing environmental conditions, as well as minimizing the dimensions and weight of the sight.

В доступной нам литературе имеются описания ряда оптических схем коллиматорных прицелов российских и зарубежных авторов.The literature available to us contains descriptions of a number of optical schemes of collimator sights of Russian and foreign authors.

В [1] описана оптическая схема голографического коллиматорного прицела, содержащего источник излучения, коллиматор и выполненный в виде голограммы формирователь изображения прицельной марки. В [2] приведена более совершенная схема прицела, дополненная дифракционной решеткой, позволяющей обеспечить стабильность положения линии визирования прицела при температурном дрейфе длины волны используемого источника излучения. Общий недостаток названных прицелов состоит в том, что в них в качестве коллиматора используется линзовая рефрактивная оптическая система, обладающая собственным хроматизмом, обуславливающим появление аберраций в формируемом с их помощью изображении прицельной марки при температурном дрейфе рабочей длины волны прицела. Более того, оба описанных прицельных устройства обладают большими габаритами и массой из-за большого количества оптических элементов, входящих в состав прицела.The optical scheme of a holographic collimator sight containing a radiation source, a collimator and an imager of an aiming mark made in the form of a hologram is described in [1]. In [2], a more perfect sight scheme was added, supplemented by a diffraction grating, which makes it possible to ensure the stability of the sight line of sight during temperature drift of the wavelength of the radiation source used. A common drawback of these sights is that they use a lens refractive optical system as their collimator, which has its own chromatism, which causes the appearance of aberrations in the image of the aiming mark formed with their help during the temperature drift of the working wavelength of the sight. Moreover, both described sighting devices have large dimensions and weight due to the large number of optical elements that make up the sight.

В прицеле [3] в качестве коллиматора используется зеркало Манжена, представляющее собой линзу, на одну из поверхностей которой нанесено зеркальное покрытие. Оно обеспечивает некоторую, но не полную компенсацию изменения длины волны излучения и при этом обладает относительно большими массой и габаритами. Более того, коллиматор, представляющий собой зеркало Манжена, сложен в изготовлении.In the sight [3], a Mangin mirror is used as a collimator, which is a lens on one of the surfaces of which a mirror coating is applied. It provides some, but not complete compensation for changes in the radiation wavelength and at the same time has a relatively large mass and dimensions. Moreover, the collimator, which is a mirror of Mangin, is difficult to manufacture.

Наиболее близким к заявляемому прицелу можно считать голографический коллиматорный прицел [4]. Он также содержит источник излучения, коллиматор, компенсирующую дифракционную решетку, позволяющую обеспечить стабильность положения линии визирования прицела при температурном дрейфе длины волны используемого источника излучения, и выполненный в виде голограммы формирователь изображения прицельной марки. В отличии от прицелов [2 и 3] в [4] коллиматор и компенсирующая решетка выполнены в виде одного оптического элемента - голографической отражательной дифракционной решетки, выполненной на вогнутой сферической, либо параболической поверхности.The closest to the claimed sight can be considered a holographic collimator sight [4]. It also contains a radiation source, a collimator that compensates for the diffraction grating, which ensures the stability of the position of the sight line of sight during temperature drift of the wavelength of the radiation source used, and an imager of the aiming mark made in the form of a hologram. In contrast to the sights [2 and 3] in [4], the collimator and the compensating grating are made in the form of one optical element - a holographic reflective diffraction grating, made on a concave spherical or parabolic surface.

Общий недостаток прицелов [1-3], которые могут быть приняты за аналоги, и прицела [4], принятого за прототип, состоит в обусловленной использованием голограммы для формирования изображения прицельной марки невозможности смены формы прицельной марки, формируемой с помощью прицела, без существенного изменения его габаритов.The general disadvantage of the sights [1-3], which can be taken as analogues, and the sight [4], adopted as a prototype, is due to the use of a hologram to form an image of the aiming mark of the impossibility of changing the shape of the aiming mark formed using the sight, without a significant change its dimensions.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Задачей данной полезной модели является создание прицельного устройства с возможностью смены прицельных марок. Техническим результатом полезной модели является создание прицела со сменяемой прицельной маркой с минимально возможными массой и габаритами, и компенсацией изменения длины волны.The objective of this utility model is to create an aiming device with the ability to change the aiming marks. The technical result of the utility model is the creation of a sight with a replaceable reticle with the smallest possible mass and dimensions, and compensation for changes in wavelength.

Описание полезной моделиUtility Model Description

Заявленная модель содержит источник излучения, формирователь изображения прицельной марки, отражательную и пропускающую дифракционные решетки, имеющие одинаковую пространственную частоту и ориентацию штрихов, и коллиматор оптического излучения, в фокальной плоскости которого находится изображение прицельной марки. Отражательная дифракционная решетка установлена таким образом, что нормаль, восстановленная из центра ее рабочей поверхности, совпадает с нормалью, опущенной из центра рабочей поверхности формирователя изображения прицельной марки. Такое расположение отражательной решетки обеспечивает нормальное падение на ее поверхность главного луча пучка, сформированного коллиматором оптического излучения, т.е. угол его падения на поверхность решетки равен 0. Пропускающая дифракционная решетка установлена параллельно либо самой поверхности отражательной решетки, если она плоская, либо параллельно касательной к вершине отражательной решетки, если она имеет сферическую, либо параболическую форму. Причем установлена так, что центры их поверхностей в плоскости дифракционного сечения сдвинуты относительно друг друга на расстояние Δ=ltgα, где l - расстояние между рабочими поверхностями решеток, а α - угол дифракции, причем α=arcsin(λv), λ - средняя длина волны рабочего спектрального диапазона прицела, ν - пространственная частота решеток. Указанное расположение пропускающей дифракционной решетки, в соответствии с известной формулой дифракционной решетки [5], обеспечивает совмещение точки встречи главного луча пучка лучей, продифрагировавшего на структуре отражательной решетки, с центром поверхности пропускающей решетки. При этом параллельное расположение поверхностей отражательной и пропускающей решеток и равенство их пространственных частот приводит к тому, что главный луч пучка, продифрагировавшего в первый порядок дифракции пропускающей решетки распространяется параллельно оптической оси коллиматора и главного луча сформированного с его помощью пучка лучей. Указанная выше параллельность главных лучей пучков обеспечивает неизменность пространственного положения главного луча пучка лучей, продифрагировавшего на пропускающей решетке, т.е. линии визирования прицела, при изменении рабочей длины прицела и, в принципе, обеспечивает возможность работы прицела не только в монохроматическом излучении, но и в белом свете.The claimed model contains a radiation source, an imager of the aiming mark, reflective and transmitting diffraction gratings having the same spatial frequency and orientation of the strokes, and a collimator of optical radiation, in the focal plane of which is the image of the aiming mark. The reflective diffraction grating is installed in such a way that the normal restored from the center of its working surface coincides with the normal dropped from the center of the working surface of the imager of the reticle. Such an arrangement of the reflective grating ensures a normal incidence on its surface of the main beam beam formed by the optical radiation collimator, i.e. its angle of incidence on the surface of the grating is 0. A transmission diffraction grating is installed parallel to either the surface of the reflective grating itself, if it is flat, or parallel to the tangent to the top of the reflective grating, if it has a spherical or parabolic shape. Moreover, it has been established that the centers of their surfaces in the plane of the diffraction section are shifted relative to each other by a distance Δ = ltgα, where l is the distance between the working surfaces of the gratings, and α is the diffraction angle, and α = arcsin (λv), λ is the average wavelength the working spectral range of the sight, ν is the spatial frequency of the gratings. The indicated location of the transmission diffraction grating, in accordance with the known diffraction grating formula [5], ensures that the meeting point of the main beam of the beam of radiation diffracted on the structure of the reflection grating coincides with the center of the surface of the transmission grating. In this case, the parallel arrangement of the surfaces of the reflective and transmission gratings and the equality of their spatial frequencies leads to the fact that the main beam of the beam that diffracted into the first diffraction order of the transmission grating propagates parallel to the optical axis of the collimator and the main beam of the beam of rays formed with it. The above parallelism of the main rays of the beams ensures that the spatial position of the main ray of the beam of rays diffracted on a transmission grating remains unchanged, i.e. line of sight of the sight, when changing the working length of the sight and, in principle, provides the ability to work the sight not only in monochromatic radiation, but also in white light.

Поясним принцип работы прицела. Коллиматор оптического излучения переносит на бесконечность изображение транспаранта прицельной марки, установленного в его передней фокальной плоскости. Соответствующий этому изображению пучок лучей падает нормально на поверхность отражательной дифракционной решетки и дифрагирует на ее структуре. Излучение, продифрагировавшее в первый порядок дифракции, падает на поверхность пропускающей решетки. Причем, угол падения на поверхность пропускающей решетки главного луча этого пучка полностью определяется рабочей длиной волны излучения и пространственной частотой решетки. Чем больше длина волны, тем больше угол падения. Угол дифракции излучения на структуре пропускающей решетки описывается тем же самым законом, т.е. чем больше длина волны, тем больше угол дифракции. Поэтому для оператора, работающего с прицелом, положение находящегося на бесконечно большом расстоянии от прицела изображения прицельной марки будет неизменным, независимо от девиаций рабочей длины волны излучения.We explain the principle of operation of the sight. The collimator of optical radiation transfers to infinity the image of the reticle of the reticle mounted in its front focal plane. The beam of rays corresponding to this image normally falls on the surface of the reflective diffraction grating and diffracts on its structure. Radiation that diffracted in the first diffraction order falls on the surface of the transmission grating. Moreover, the angle of incidence on the surface of the transmission grating of the main beam of this beam is completely determined by the working wavelength of the radiation and the spatial frequency of the grating. The longer the wavelength, the greater the angle of incidence. The angle of diffraction of radiation on the structure of a transmission grating is described by the same law, i.e. the longer the wavelength, the greater the diffraction angle. Therefore, for the operator working with the sight, the position of the image of the sighting mark located at an infinitely large distance from the sight will be unchanged, regardless of the deviations of the working radiation wavelength.

Примеры конкретного исполненияExamples of specific performance

Заявляемая модель может быть выполнена различным образом. В качестве примера рассмотрим три следующих реализации:The inventive model can be performed in various ways. As an example, consider the following three implementations:

Принципиальная схема первой реализации представлена на рис. 1The schematic diagram of the first implementation is presented in Fig. one

Здесь: 1 - источник монохроматического излучения с формирующей оптической системой; 2 - револьвер с установленными на нем транспарантами прицельных марок; 3 - линзовый коллиматор; 4 - отражательная дифракционная решетка; 5 - пропускающая дифракционная решетка.Here: 1 - a source of monochromatic radiation with a forming optical system; 2 - a revolver with sighting marks mounted on it; 3 - lens collimator; 4 - reflective diffraction grating; 5 - transmission diffraction grating.

Принципиальная схема второй реализации представлена на рис. 2The schematic diagram of the second implementation is presented in Fig. 2

Здесь: 1 - источник монохроматического излучения с формирующей оптической системой; 2 - револьвер с установленными на нем транспарантами прицельных марок; 6 - отражательная дифракционная решетка, выполненная на вогнутой параболической или сферической поверхности; 5 - пропускающая дифракционная решетка.Here: 1 - a source of monochromatic radiation with a forming optical system; 2 - a revolver with sighting marks mounted on it; 6 - reflective diffraction grating made on a concave parabolic or spherical surface; 5 - transmission diffraction grating.

Транспарант с изображением неподвижной марки находится в фокальной плоскости коллиматора, который представляет собой дифракционную решетку, выполненную на вогнутой параболической или сферической поверхности.A banner with an image of a fixed mark is located in the focal plane of the collimator, which is a diffraction grating made on a concave parabolic or spherical surface.

Данный вариант исполнения отличается от первого тем, что функции коллиматора и дифракционной решетки объединены в одном элементе, представляющем из себя вогнутое сферическое или параболическое зеркало с нанесенной на нем дифракционной решеткой.This embodiment differs from the first in that the functions of the collimator and diffraction grating are combined in one element, which is a concave spherical or parabolic mirror with a diffraction grating deposited on it.

Принципиальная схема третьей реализации представлена на рис. 3The schematic diagram of the third implementation is presented in Fig. 3

Здесь: 7 - ЖК матрица с электронной адресацией; 6 - отражательная дифракционная решетка, выполненная на вогнутой параболической или сферической поверхности; 5 - пропускающая дифракционная решетка.Here: 7 - LCD matrix with electronic addressing; 6 - reflective diffraction grating made on a concave parabolic or spherical surface; 5 - transmission diffraction grating.

Схема отличается от представленных ранее тем, что формирователь выполнен в виде электронно-адресованной жк-матрицы, позволяющей в реальном времени менять изображение прицельной марки без механического перемещения отдельных деталей прицела.The scheme differs from the previously presented ones in that the former is made in the form of an electronically addressed lcd matrix, which allows real-time change of the image of the aiming mark without mechanical movement of individual parts of the sight.

[1] - Шойдин С.А., Кондаков В.Ю. Прицел голографический. Патент Российской Федерации №2210713 от 20.08.2003 г.[1] - Shoidin S.A., Kondakov V.Yu. Holographic sight. Patent of the Russian Federation No. 2210713 dated 08/20/2003

[2] - Ковалев М.С., Козинцев В.И., Лушников Д.С., Маркин В.В, Одиноков С.Б Способ компенсации изменения положения прицельного знака и голографический коллиматорный прицел. Патент Российской Федерации №2355989 от 01.10.2007 г.[2] - Kovalev M.S., Kozintsev V.I., Lushnikov D.S., Markin V.V., Odinokov S.B. Method for compensating for changes in the position of the aiming mark and holographic collimator sight. Patent of the Russian Federation No. 2355989 of 01/10/2007

[3] - Anthony M. Tai, Nortville, MI (US); Eric J. Sieczka, Saline, MI (US). Ligthweight holographic sight, Patent USA No 6490060 of Dec. 03, 2002 г.[3] - Anthony M. Tai, Nortville, MI (US); Eric J. Sieczka, Saline, MI (US). Ligthweight holographic sight, Patent USA No 6490060 of Dec. 03, 2002

[4] - Корешев С.Н., Квитко С.С., Шевцов М.К. Голографический коллиматорный прицел. Патент Российской Федерации №135426 от 10.12.2013 г.[4] - Koreshev S.N., Kvitko S.S., Shevtsov M.K. Holographic collimator scope. Patent of the Russian Federation No. 135426 dated 12/10/2013

[5] - Ландсберг Г.С. Оптика - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003, 848 с.[5] - Landsberg G.S. Optics - M .: FIZMATLIT, 2003, 848 p.

Claims

The sight containing the radiation source, the imager of the aiming mark, the collimator of optical radiation and a compensating reflective diffraction grating, characterized in that the imager of the aiming mark located in the focus of the collimator of optical radiation is made combining the functions of the radiation source in the form of an electronically addressed LCD matrix , an additional transmission grating is included in the sight, characterized by the spatial frequency and orientation of the diffraction structure, coinciding with the spatial frequency and orientation of the diffraction structure of the reflective grating, and the reflective diffraction grating is set in such a way that the normal restored from the center of its working surface coincides with the normal dropped from the center of the working surface of the reticle, and the transmission diffraction grating is installed parallel to the reflective so that their surfaces in the plane of diffraction cross sections are shifted relative to each other by a distance Δ = ltgα, where l is the distance between the working surfaces of the gratings, and α is the diffraction angle, with α = arcsin (λν), λ is the average wavelength of the working spectral range of the sight, and ν is the spatial frequency of the gratings.