RU2245569C2

RU2245569C2 - Night scope

Info

Publication number: RU2245569C2
Application number: RU2002135398/28A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Ширанков (RU); А.Ф. Ширанков; А.М. Хорохоров (RU); А.М. Хорохоров; С.Д. Питик (RU); С.Д. Питик; П.Г. Голубев (RU); П.Г. Голубев; А.С. Кандауров (RU); А.С. Кандауров; Г.Н. Попов (RU); Г.Н. Попов
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2005-01-27

Abstract

FIELD: optical engineering.

SUBSTANCE: scope has, serially placed along beam path, objective, electronic-optical converter with protective window and ocular. Protective window is made in form of non-mutual element with periodical phase relief on its back surface, parameters of which are satisfactory for certain conditions.

EFFECT: better concealment of scope.

1 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к приборам ночного видения, и может быть использовано в оптических системах прицеливания снайперского оружия в ночное время суток.The invention relates to optical instrumentation, namely, night vision devices, and can be used in optical systems for aiming sniper weapons at night.

Известны оптические системы ночных прицелов, основными элементами которых являются последовательно установленные объектив, узел метки-сетки, оптический преобразователь (ЭОП) и окуляр (GB 1532401, G 02 В 23/12) (1).Optical systems for night sights are known, the main elements of which are a sequentially mounted lens, a label-grid unit, an optical transducer (image intensifier tube) and an eyepiece (GB 1532401, G 02 V 23/12) (1).

Недостатком (1) является отсутствие технических средств, уменьшающих светорассеяние, что приводит к возникновению бликов.The disadvantage of (1) is the lack of technical means that reduce light scattering, which leads to glare.

Наиболее близким аналогом к изобретению является оптическая схема ночного прицела (Техническое описание и инструкция по эксплуатации прицела 1П21, М., Воениздат, 1987) (2). Прицел содержит последовательно установленные по ходу луча объектив, защитное окно, ЭОП и окуляр. Защитное окно выполнено в виде плоскопараллельной пластины, на рабочей (задней) поверхности которой нанесено светочувствительное покрытие.The closest analogue to the invention is the optical scheme of a night sight (Technical description and instruction manual for the sight 1P21, M., Military Publishing House, 1987) (2). The sight contains a lens, a protective window, an image intensifier tube and an eyepiece that are sequentially installed along the beam. The protective window is made in the form of a plane-parallel plate, on the working (back) surface of which a photosensitive coating is applied.

Недостатком известного устройства (2) также является низкая скрытность действия при освещении прицела внешним излучением из-за высокого показателя обратного световозвращения (ПСВ).A disadvantage of the known device (2) is also low stealth action when illuminating the sight with external radiation due to the high rate of reverse retroreflection (PSV).

ПСВ таких прицелов определяется отражением от светочувствительного слоя на задней (тыльной) поверхности защитного окна. Таким образом, построенные по такой схеме прицелы имеют сильное бликование и легко обнаруживаются.PSV of such sights is determined by reflection from the photosensitive layer on the back (back) surface of the protective window. Thus, the sights constructed according to this scheme have a strong glare and are easily detected.

Техническим результатом изобретения является повышение скрытности действия ночного прицела путем уменьшения величины показателя световозвращения ночного прицела.The technical result of the invention is to increase the secrecy of the night sight by reducing the magnitude of the retroreflective index of the night sight.

Указанный технический результат достигается тем, что в ночном прицеле, содержащем последовательно установленные по ходу луча объектив, электронно-оптический преобразователь с защитным окном и окуляр, защитное окно электронно-оптического преобразователя выполнено в виде невзаимного элемента с выполненным на его задней поверхности периодическим фазовым рельефом, параметры которого удовлетворяют условиям:The specified technical result is achieved by the fact that in a night sight containing a lens sequentially mounted along the beam, an electron-optical converter with a protective window and an eyepiece, the protective window of the electron-optical converter is made in the form of a non-reciprocal element with a periodic phase relief made on its back surface, whose parameters satisfy the conditions:

угол наклона поверхности элемента профиля к торцовой поверхности защитного окна α>arcsin(sin U'/n),the angle of inclination of the surface of the profile element to the end surface of the protective window α> arcsin (sin U '/ n),

период рельефа t<1/N_об,relief period t <1 / N _rev ,

при этом толщина защитного окна по оптической оси

the thickness of the protective window along the optical axis

где f’ и τ - соответственно фокусное расстояние и коэффициент пропускания объектива,where f ’and τ are the focal length and the transmittance of the lens, respectively,

n - показатель преломления материала защитного окна,n is the refractive index of the material of the protective window,

U' - задний апертурный угол объектива в пространстве изображений перед ЭОП,U 'is the rear aperture angle of the lens in the image space in front of the image intensifier tube,

N_об - разрешающая способность объектива в [лин/мм],N _about - the resolution of the lens in [lin / mm],

ρ - коэффициент отражения передней поверхности защитного окна,ρ is the reflection coefficient of the front surface of the protective window,

R_доп - заданное допустимое значение показателя световозвращения прибора,R _add - the specified allowable value of the retroreflectivity of the device,

dS' - хроматизм положения объектива в рабочем диапазоне длин волн.dS 'is the chromatism of the position of the lens in the working wavelength range.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на которой изображена оптическая схема прицела.The invention is illustrated in the drawing, which shows an optical diagram of the sight.

Ночной прицел содержит последовательно установленные по ходу луча объектив 1, электронно-оптический преобразователь с защитным окном 2 и окуляр (не показан). Защитное окно 2 выполнено в виде пластины с периодическим фазовым рельефом 5 на ее задней (тыльной) по ходу луча поверхности. Рельеф 5 покрыт светочувствительным слоем. Рельеф выполнен симметричным относительно оптической оси защитного окна в виде периодически расположенных элементов с периодом (шагом) t. Элементы выполнены в виде ступенек, причем торцовые наклонные поверхности ступенек, расположенных по одну сторону от оптической оси защитного окна, параллельны друг другу и образуют с оптической осью защитного окна угол (90-α).The night sight contains a lens 1 sequentially installed along the beam, an electron-optical converter with a protective window 2, and an eyepiece (not shown). The protective window 2 is made in the form of a plate with a periodic phase relief 5 on its rear (back) along the surface of the beam. Relief 5 is covered with a photosensitive layer. The relief is made symmetrical with respect to the optical axis of the protective window in the form of periodically arranged elements with a period (step) t. The elements are made in the form of steps, and the end inclined surfaces of the steps located on one side of the optical axis of the protective window are parallel to each other and form an angle (90-α) with the optical axis of the protective window.

Прицел выполнен в корпусе 4 (изображен частично), который на части его внутренней поверхности, расположенной между объективом и защитным окном, имеет средства поглощения отраженного от рельефа 5 излучения (световые ловушки).The sight is made in the housing 4 (partially shown), which on the part of its inner surface located between the lens and the protective window has means of absorption of radiation reflected from the relief 5 (light traps).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Параллельный пучок света от цели попадает в объектив 1, который формирует изображение в его задней фокальной плоскости, с которой совмещена задняя поверхность защитного окна 2 с рельефом 5. Излучение, попавшее на штрих с фоточувствительным слоем, выбивает из него фотоэлектроны, которые подхватываются электрическим полем ЭОПа и направляются к фотокатоду, создавая изображение. Размеры штриха (наклонного элемента) рельефа 5 соответствуют кружку рассеяния объектива с заданной разрешающей способностью. ЭОП преобразует инфракрасное излучение в излучение видимой области спектра, например зеленый, и переносит изображение объекта 1 в плоскость фотокатода (не показан). Это изображение цели проецируется окуляром в бесконечность и может рассматриваться глазом.A parallel beam of light from the target hits the lens 1, which forms an image in its rear focal plane, with which the back surface of the protective window 2 is aligned with the relief 5. The radiation incident on the bar with a photosensitive layer knocks out photoelectrons from it, which are picked up by the electric field of the image intensifier tube and are sent to the photocathode, creating an image. The dimensions of the stroke (inclined element) of the relief 5 correspond to the lens scattering circle with a given resolution. The image converter converts infrared radiation into the visible spectrum, for example green, and transfers the image of object 1 to the plane of the photocathode (not shown). This image of the target is projected by the eyepiece to infinity and can be viewed with the eye.

Часть сфокусированного на задней поверхности защитного окна 2 излучения, отразившись от фазового рельефа 5, возвращается по направлению к объективу 1.Part of the radiation focused on the rear surface of the protective window 2, reflected from the phase relief 5, returns towards the lens 1.

Достижение технического результата изобретения достигается специальным выбором параметров защитного окна, выполняющего функцию невзаимного элемента, а именно выполняются условия: угол наклона поверхности элемента профиля рельефа к торцовой поверхности защитного окна α>arcsin(sin U'/n), период рельефа t<1/N_об и толщина защитного окна по оптической оси

при этом конструктивные параметры рельефа таковы, что качество изображения не ухудшается, а отраженные лучи идут вне задней апертуры объектива и в значительной степени поглощаются внутри корпуса прицела.The achievement of the technical result of the invention is achieved by a special choice of parameters of the protective window that performs the function of a nonreciprocal element, namely, the following conditions are fulfilled: the angle of inclination of the surface of the relief profile element to the end surface of the protective window α> arcsin (sin U '/ n), relief period t <1 / N _about and the thickness of the protective window along the optical axis

the design parameters of the relief are such that the image quality does not deteriorate, and the reflected rays go outside the rear aperture of the lens and are largely absorbed inside the sight body.

При выполнении указанных условий отраженное от поверхности рельефа, который является входной поверхностью чувствительного слоя фотокатода, излучение проходит защитное окно в обратном направлении, отклоняясь от оптической оси настолько, что проходит мимо оправы 3 последней линзы объектива 1 и попадает на внутреннюю поверхность стенки корпуса 4, где практически полностью поглощаются. Поэтому вышедшее обратное излучение из объектива 1 пренебрежимо мало, при этом оно направлено во все стороны пространства, а не является направленным.Under these conditions, the radiation reflected from the surface of the relief, which is the input surface of the sensitive layer of the photocathode, passes the protective window in the opposite direction, deviating from the optical axis so much that it passes by the rim 3 of the last lens of the lens 1 and falls on the inner surface of the wall of the housing 4, where almost completely absorbed. Therefore, the backward radiation emitted from the lens 1 is negligible, while it is directed in all directions of space, and is not directed.

Таким образом, при подсветке данного объектива отраженные от него блики практически отсутствуют.Thus, when this lens is illuminated, glare reflected from it is practically absent.

Примером конкретной реализации устройства является ночной прицел с угловым полем зрения 9 угловых градусов, в котором при f’=100 мм, ρ=0,01, n=1,52 и dS'=0,1 мм невзаимный элемент имеет следующие параметры: α=13°, t=1/80 (мм), d=2,0 мм, что обеспечивает заданное значение R_доп=1,0 м²/ср. Это значение в 10000 раз меньше, чем у ночного прицела без рельефа на задней поверхности защитного окна.An example of a specific implementation of the device is a night sight with an angular field of view of 9 angular degrees, in which at f '= 100 mm, ρ = 0.01, n = 1.52 and dS' = 0.1 mm, the nonreciprocal element has the following parameters: α = 13 °, t = 1/80 (mm), d = 2.0 mm, which provides a predetermined value of R _add = 1.0 m ² / sr. This value is 10,000 times less than that of a night sight without relief on the rear surface of the protective window.

Claims

A night sight containing a lens sequentially mounted along the beam, an electron-optical converter with a protective window and an eyepiece, characterized in that to increase the stealth of the sight, the protective window of the electron-optical converter is made in the form of a non-reciprocal element with a periodic phase relief made on its rear surface whose parameters satisfy the conditions: the angle of inclination of the surface of the relief profile element to the end surface of the protective window α> arcsin (sinU '/ n), the relief period t <1 / N _rev , the thickness of the protective window along the optical axis

where f and τ are the focal length and the transmittance of the lens, respectively;

n is the refractive index of the material of the protective window;

U 'is the aperture angle of the lens in the image space;

N _about - the resolution of the lens in [lin / mm];

ρ is the reflection coefficient of the front surface of the protective window;

R _add - the specified allowable value of the retroreflectivity of the device,

dS 'is the chromatism of the position of the lens in the working wavelength range.