RU2375665C2

RU2375665C2 - Combined sight - guidance unit

Info

Publication number: RU2375665C2
Application number: RU2008103256/02A
Authority: RU
Inventors: Михаил Петрович Синаторов (BY); Михаил Петрович Синаторов; Андрей Валерьевич Лях (BY); Андрей Валерьевич Лях; Валентин Вениаминович Батюшков (BY); Валентин Вениаминович Батюшков; Анатолий Михайлович Тареев (BY); Анатолий Михайлович Тареев; Олег Анатольевич Дмитрущенков (BY); Олег Анатольевич Дмитрущенков; Виктор Иванович Савчик (BY); Виктор Иванович Савчик
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-12-10
Also published as: RU2008103256A

Abstract

FIELD: weapons.

SUBSTANCE: invention relates to optical instruments, particularly to sights and missile laser-beam guidance unit. Sight-guidance unit comprises laser range finder transmitting channel including pulsed laser and second forming optical system, both being optically communicated. Receiving channel of laser range finder incorporates spectrum splitter arranged between lens and stadia hairs at angle to lens optical axis. Optical unit comprises "БкР"-180°-prism with its cover arranged within the limits of lens entrance pupil.

EFFECT: higher accuracy of guidance.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, более конкретно - к устройствам прицеливания и наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу.The invention relates to the field of optical instrumentation, and more specifically to devices for aiming and guiding guided missiles at a target by a laser beam.

Известен комбинированный прицел-прибор наведения [1], включающий визирный канал, содержащий оптически связанные объектив, сетку с прицельной маркой, оборачивающую систему и окуляр, лазерный канал наведения, включающий последовательно расположенные и оптически связанные лазер непрерывного излучения, растровый модулятор лазерного излучения и первую формирующую оптическую систему, передающий канал лазерного дальномера, содержащий импульсный лазер и вторую формирующую оптическую систему, приемный канал лазерного дальномера, включающий оптически связанные спектроделитель, расположенный между объективом и сеткой под углом к оптической оси объектива, и фотоприемное устройство, а также согласующее зеркало, расположенное на оптической оси объектива между спектроделителем и фотоприемным устройстом с возможностью вывода из зоны хода лучей приемного канала лазерного дальномера, а также оптический блок для контроля параллельности осей канала наведения и визирного канала, установленный в пределах рабочей зоны хода лучей каналов с возможностью вывода за пределы этой зоны. Первая формирующая система включает панкратический объектив, спектроделитель и объектив лазерного канала наведения. Вторая формирующая система выполнена в виде телескопической системы Галилея, уменьшающей угол расходимости лазерного излучения в несколько раз. Объектив является общим для визирного канала и приемного канала лазерного дальномера. Оптический блок выполнен в виде сложной комбинации призменных и линзовых элементов и может занимать различные положения в зоне хода лучей света или за ее пределами. При этом для возможности контроля параллельности визирной оси и оси лазерного канала наведения используется специальная система подсветки растра модулятора видимым излучением.Known combined sight-guidance device [1], including a sighting channel containing optically coupled lens, reticle with reticle, a wraparound system and an eyepiece, a laser guidance channel, including sequentially located and optically coupled continuous radiation laser, a raster laser modulator and the first forming an optical system transmitting a laser rangefinder channel, comprising a pulsed laser and a second forming optical system, a laser rangefinder receiving channel, including an optically coupled spectrum splitter located between the lens and the grid at an angle to the optical axis of the lens, and a photodetector, as well as a matching mirror located on the optical axis of the lens between the spectrum splitter and the photodetector with the possibility of outputting the laser rangefinder from the receiving channel of the rays, as well as an optical a unit for controlling the parallelism of the axes of the guidance channel and the sighting channel, installed within the working area of the path of the rays of the channels with the possibility of output outside this zone. The first forming system includes a pancratic lens, a spectro splitter, and a lens of the laser guidance channel. The second forming system is made in the form of a Galilean telescopic system, which reduces the divergence angle of laser radiation by several times. The lens is common to the sighting channel and the receiving channel of the laser rangefinder. The optical unit is made in the form of a complex combination of prism and lens elements and can occupy different positions in the area of the light rays or beyond. In this case, to control the parallelism of the sighting axis and the axis of the laser guidance channel, a special system for illuminating the modulator raster with visible radiation is used.

Недостатками известного комбинированного прицела-прибора наведения является повышенная сложность оптической системы лазерного канала наведения и визирного канала, обусловленная необходимостью исправления хроматических аберраций в видимой области спектра излучения и в области спектра излучения непрерывного лазера (около 1 мкм), сложность конструкции оптического блока, а также невозможность осуществления контроля параллельности визирного канала и лазерного канала наведения в случае построения его модулятора на основе акустооптических ячеек [2], что снижает точность наведения управляемых ракет из-за возможного в процессе эксплуатации прицела-прибора наведения нарушения параллельности его каналов.The disadvantages of the known combined sight-guidance device is the increased complexity of the optical system of the laser guidance channel and the sighting channel, due to the need to correct chromatic aberrations in the visible region of the radiation spectrum and in the radiation spectrum of a continuous laser (about 1 μm), the complexity of the design of the optical unit, as well as the impossibility monitoring the parallelism of the sighting channel and the laser guidance channel in the case of constructing its modulator based on acousto-optical cells [2], which reduces the accuracy of guidance of guided missiles due to the possible during the operation of the sight-device to guide the violation of the parallelism of its channels.

Задачей изобретения является упрощение оптической системы лазерного канала наведения и визирного канала, упрощение конструкции оптического блока, а также повышение точности наведения управляемых ракет на цель при использовании комбинированного прицела-прибора наведения путем обеспечения возможности осуществления контроля параллельности визирного канала и лазерного канала наведения в случае построения его модулятора на основе акустооптических ячеек.The objective of the invention is to simplify the optical system of the laser guidance channel and the target channel, simplify the design of the optical unit, as well as improve the accuracy of guidance of guided missiles at the target when using a combined sight-guidance device by providing the ability to control the parallelism of the sighting channel and the laser guidance channel in case of building it modulator based on acousto-optic cells.

Для решения этой задачи в комбинированном прицеле-приборе наведения, включающем визирный канал, содержащий оптически связанные объектив, сетку с прицельной маркой, оборачивающую систему и окуляр, лазерный канал наведения, включающий последовательно расположенные и оптически связанные лазер непрерывного излучения, модулятор лазерного излучения и первую формирующую оптическую систему, передающий канал лазерного дальномера, содержащий импульсный лазер и вторую формирующую оптическую систему, приемный канал лазерного дальномера, включающий оптически связанные спектроделитель, расположенный между объективом и сеткой под углом к оптической оси объектива, и первое фотоприемное устройство, а также согласующее зеркало, расположенное на оптической оси объектива между спектроделителем и первым фотоприемным устройством с возможностью вывода из зоны хода лучей приемного канала лазерного дальномера, и оптический блок для контроля параллельности осей канала наведения и визирного канала, установленный в пределах рабочей зоны хода лучей каналов с возможностью вывода за пределы этой зоны, новым является то, что введены второе фотоприемное устройство, содержащее матричный приемник оптического излучения, расположенное на оптической оси объектива и оптически связанное с ним с помощью установленного на оптической оси объектива согласующего зеркала, формирователь электронной марки, вход которого подключен ко второму фотоприемному устройству, а выход к монитору, осветитель для подсветки прицельной марки сетки, установленный с возможностью размещения на оси объектива между сеткой и окуляром или за пределами зоны хода лучей света визирного канала, световозвращатель типа «кошачий глаз», установленный перед объективом визирного канала за пределами рабочей зоны хода лучей, оптически связанный с объективом посредством оптического блока, введенного в рабочую зону хода лучей каналов, при этом первое фотоприемное устройство оптически связано с объективом при выведенном из хода лучей света приемного канала согласующем зеркале, а оптический блок включает призму с крышей типа БкР-180°, крыша которой установлена в пределах входного зрачка объектива, на ее отражающей грани, размещенной в пределах выходного зрачка лазерного канала наведения, нанесено спектроделительное покрытие и к ней приклеена прямоугольная призма, первая катетная грань которой параллельна входной грани призмы БкР-180°, причем перед входной гранью призмы БкР-180°, оптически сопряженной со спектроделительной ее гранью, размещен оптический компенсатор для отклонения оси лазерного канала наведения в произвольном направлении с фиксацией положения, обеспечивающего компенсацию ошибок изготовления углов призмы БкР-180°.To solve this problem, in a combined aiming sighting device, including a sighting channel containing optically coupled lens, reticle with reticle, a wraparound system and an eyepiece, a laser guidance channel, including sequentially located and optically coupled cw laser, laser radiation modulator and the first forming an optical system transmitting a laser rangefinder channel, comprising a pulsed laser and a second forming optical system, a laser rangefinder receiving channel, including an optically coupled spectrum splitter located between the lens and the grid at an angle to the optical axis of the lens, and a first photodetector, as well as a matching mirror located on the optical axis of the lens between the spectrum splitter and the first photodetector, with the possibility of outputting a laser rangefinder from the receiving channel of the rays, and an optical unit for monitoring the parallelism of the axes of the guidance channel and the target channel, installed within the working area of the path of the rays of the channels with the possibility of output beyond In this region, it is new that a second photodetector has been introduced, comprising a matrix detector of optical radiation located on the optical axis of the lens and optically coupled to it using a matching mirror mounted on the optical axis of the lens, an electronic brand former whose input is connected to the second photodetector the device, and the output to the monitor, a illuminator for illuminating the reticle of the grid, mounted with the possibility of placing on the axis of the lens between the grid and the eyepiece or outside the the light path of the target channel, a cat-eye reflector mounted in front of the target channel outside the working area of the beam, optically connected to the lens by an optical unit inserted into the working area of the channel, the first photodetector is optically connected to the lens when the matching mirror is removed from the path of the light rays of the receiving channel, and the optical unit includes a prism with a roof of type BkR-180 °, the roof of which is installed within the entrance pupil of the lens, Its reflective face, placed within the exit pupil of the laser guidance channel, is coated with a spectrodividing coating and a rectangular prism is glued to it, the first leg of which is parallel to the input face of the BkR-180 ° prism, and in front of the input face of the BkR-180 ° prism, which is optically coupled to the spectrodividing its face, an optical compensator is placed to deviate the axis of the laser guidance channel in an arbitrary direction with a fixed position that provides compensation for errors in manufacturing the angles of the BkR-180 ° prism.

На фиг.1 представлена функциональная схема комбинированного прицела-прибора наведения.Figure 1 presents a functional diagram of a combined sight-guidance device.

На фиг.2 представлено изображение прицельной марки сетки на экране монитора в момент согласования электронной выверочной марки с изображением прицельной марки сетки.Figure 2 presents the image of the reticle of the grid on the screen at the time of matching electronic reconciliation marks with the image of the reticle of the grid.

На фиг.3 представлено изображение лазерного пятна канала наведения на экране монитора в момент согласования изображения лазерного пятна с центром электронной выверочной марки.Figure 3 presents the image of the laser spot of the guidance channel on the monitor screen at the time of matching the image of the laser spot with the center of the electronic alignment mark.

Комбинированный прицел-прибор наведения включает (фиг.1) визирный канал, содержащий оптически связанные объектив 1, сетку с прицельной маркой 2, оборачивающую систему 3 и окуляр 4, плоскость штрихов сетки 2 расположена в фокальной плоскости объектива 1, а изображение штрихов сетки 2, формируемое оборачивающей системой 3, расположено в предметной плоскости окуляра 4, лазерный канал наведения, содержащий последовательно расположенные лазер непрерывного излучения 5, модулятор лазерного излучения 6 и первую формирующую оптическую систему 7, обеспечивающую минимальную расходимость лазерного луча, передающий канал лазерного дальномера, содержащий импульсный лазер 8 и вторую формирующую оптическую систему 9, обеспечивающую заданную расходимость лазерного излучения, приемный канал лазерного дальномера, включающий оптически связанные спектроделитель 10, расположенный между объективом 1 и сеткой 2 под углом к оптической оси объектива 1 и первое фотоприемное устройство 11, второе фотоприемное устройство 12, содержащее матричный приемник оптического излучения, согласующее зеркало 13, установленное с возможностью вывода его из зоны хода лучей приемного канала лазерного дальномера, формирователь электронной марки 14, вход которого подключен ко второму фотоприемному устройству 12, а выход к монитору 15, осветитель 16 для подсветки прицельной марки сетки 2, обеспечивающий равномерное освещение штрихов сетки в нужном спектральном диапазоне, световозвращатель 17 типа «кошачий глаз», установленный перед объективом 1 визирного канала за пределами рабочей зоны хода лучей света, оптически связанный с объективом 1 посредством оптического блока 18, введенного в рабочую зону хода лучей каналов, включающего склейку 19 призмы БкР-180° и прямоугольной призмы и оптический компенсатор 20, выполненный в виде двух последовательно расположенных по ходу лучей света клиньев.The combined sight and guidance device includes (Fig. 1) a sighting channel containing optically coupled lens 1, a reticle with reticle 2, a wraparound system 3 and an eyepiece 4, the plane of the strokes of the grid 2 is located in the focal plane of the lens 1, and the image of the strokes of the grid 2, formed by the wrapping system 3, is located in the object plane of the eyepiece 4, the laser guidance channel, containing sequentially placed continuous-wave laser 5, a laser radiation modulator 6 and the first forming optical system 7, provides the minimal divergence of the laser beam, the transmitting channel of the laser range finder, containing the pulsed laser 8 and the second forming optical system 9, which provides the specified divergence of the laser radiation, the receiving channel of the laser range finder, including the optically coupled spectro splitter 10, located between the lens 1 and the grid 2 at an angle to the optical the axis of the lens 1 and the first photodetector 11, the second photodetector 12, containing a matrix detector of optical radiation, a matching mirror 13, Could it be withdrawn from the range of the rays of the receiving channel of the laser rangefinder, the shaper of the electronic mark 14, the input of which is connected to the second photodetector 12, and the output to the monitor 15, the illuminator 16 for illuminating the aiming mark of the grid 2, providing uniform illumination of the strokes of the grid in the desired spectral range, cat-eye retroreflector 17 mounted in front of the lens 1 of the sighting channel outside the working area of the light path, optically coupled to the lens 1 by optical one block 18, inserted in the working zone ray channels stroke comprising gluing prism 19 RBB-180 ° and rectangular prisms and optical compensator 20 configured in the form of two sequentially arranged along the light rays wedges.

Работает комбинированный прицел-прибор наведения следующим образом.The combined sight-guidance device works as follows.

В режиме обзора местности и выборе цели оператор, наблюдая в окуляр 4, производит поиск и опознавание цели. Изображение цели формируется в плоскости штрихов прицельной марки сетки 2 объективом 1, оборачивающая система 3 оборачивает и переносит данное изображение в предметную плоскость окуляра 4, таким образом оператор наблюдает прямое увеличенное изображение цели. Для определения дальности до цели оператор включает режим измерения дальности до цели, при этом излучение импульсного лазера 8 проходит через вторую формирующую систему 9 и, отразившись от цели, пройдя объектив 1, спектроделитель 10, фокусируется на первом фотоприемном устройстве 11. В режиме измерения дальности согласующее зеркало 13 выводится из зоны хода лучей приемного канала.In the mode of viewing the terrain and selecting a target, the operator, observing through the eyepiece 4, searches and identifies the target. The image of the target is formed in the plane of the strokes of the reticle of the grid 2 by the lens 1, the wrapping system 3 wraps and transfers this image to the object plane of the eyepiece 4, so the operator observes a direct enlarged image of the target. To determine the distance to the target, the operator switches on the mode of measuring the distance to the target, while the radiation of the pulsed laser 8 passes through the second forming system 9 and, reflected from the target, passing through the lens 1, the spectro splitter 10 focuses on the first photodetector 11. In the measuring mode, the range matching the mirror 13 is removed from the zone of the rays of the receiving channel.

В режиме стрельбы управляемыми ракетами обеспечивается включение лазерного канала наведения, излучение от лазера непрерывного излучения 5 проходит модулятор лазерного излучения 6 и первую формирующую оптическую систему 7, которые обеспечивают формирование в пространстве изображений информационного поля для наведения ракеты. Для обеспечения прицельной стрельбы управляемой ракетой встроенной выверкой обеспечивается согласование осей лазерного канала наведения и визирного канала, при этом осветитель 16 размещается на оси объектива 1 между сеткой 2 и оборачивающей системой 3, а оптический блок 18 устанавливается в пределах рабочей зоны хода лучей канала наведения и визирного канала. На первом этапе выверки включается осветитель 16, обеспечивающий равномерную подсветку прицельной марки сетки 2, изображение которой посредством объектива 1, оптического блока 18, световозвращателя 17, спектроделителя 10 и согласующего зеркала 13 фокусируется в плоскости чувствительной площадки второго фотоприемного устройства 12. Световозвращатель 17 обеспечивает возможность подфокусировки изображения прицельной марки в плоскость чувствительной площадки второго фотоприемного устройства 12. Спектроделительные покрытия спектроделителя 10 и призмы с крышей типа БкР-180° склейки 19 рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить максимальное пропускание оптического излучения осветителя 16. Формирователь электронной марки 14 обеспечивает формирование выверочной электронной марки 21. Таким образом, на экране монитора 15 оператор одновременно наблюдает прямое изображение прицельной марки 22 и электронной выверочной марки 21. С помощью соответствующих кнопок на панели управления прицела-прибора наведения оператор совмещает электронную выверочную марку с изображением штрихов прицельной марки сетки, как показано на фиг.2.In the guided missile firing mode, the laser guidance channel is turned on, the radiation from the continuous laser 5 passes through a laser radiation modulator 6 and the first forming optical system 7, which provide for the formation in the image space of the information field for guiding the rocket. To ensure accurate firing by a guided missile, a built-in alignment ensures the alignment of the axes of the laser guidance channel and the sighting channel, with the illuminator 16 being placed on the axis of the lens 1 between the grid 2 and the wrapping system 3, and the optical unit 18 is installed within the working range of the beam paths of the guidance and sighting channels channel. At the first stage of reconciliation, the illuminator 16 is turned on, providing uniform illumination of the reticle of the grid 2, the image of which is focused by the lens 1, the optical unit 18, the retroreflector 17, the spectrometer 10 and the matching mirror 13 in the plane of the sensitive area of the second photodetector 12. The retroreflector 17 provides the possibility of focusing images of the reticle in the plane of the sensitive area of the second photodetector 12. Spectro-splitting coatings of the spectro-splitter 10 and prisms with a roof of type BkR-180 ° gluing 19 is designed in such a way as to ensure maximum transmission of the optical radiation of the illuminator 16. The shaper of the electronic mark 14 provides the formation of reconciliation electronic mark 21. Thus, on the screen of the monitor 15 the operator simultaneously observes a direct image of the aiming mark 22 and electronic alignment mark 21. Using the appropriate buttons on the control panel of the aiming device, the operator combines the electronic alignment mark with the image of the strokes of the aiming th grid marks, as shown in Figure 2.

На втором этапе выверки осветитель 15 выводится из зоны лучей визирного канала, при этом изображение прицельной марки 22 на экране монитора 15 исчезает, остается электронная выверочная марка 21.At the second stage of reconciliation, the illuminator 15 is removed from the area of the rays of the sighting channel, while the image of the reticle 22 on the monitor screen 15 disappears, and the electronic reconciliation mark 21 remains.

При помощи соответствующих кнопок на панели управления прицела-прибора наведения переходят в режим выверки оси нулевых команд лазерного канала наведения, при этом включается лазер 5 канала наведения. Излучение лазерного канала наведения, направление которого совпадает с осью нулевых команд, пройдя оптический блок 19, объектив 1, спектроделитель 10 и отразившись от согласующего зеркала 13, фокусируется в плоскости чувствительной площадки второго фотоприемного устройства 12. Оптический компенсатор 20 обеспечивает отклонение лазерного луча канала наведения для компенсации угловых ошибок системы выверки. На поверхностях клиньев компенсатора нанесены зеркальные покрытия, обеспечивающие необходимый уровень мощности лазерного излучения канала наведения в режиме «Выверка».Using the appropriate buttons on the control panel of the aiming device, the guidance switches to the alignment mode of the axis of the zero commands of the laser guidance channel, and the laser 5 of the guidance channel is turned on. The radiation of the laser guidance channel, the direction of which coincides with the axis of the zero commands, passing through the optical unit 19, the lens 1, the spectrometer 10 and reflected from the matching mirror 13, is focused in the plane of the sensitive area of the second photodetector 12. The optical compensator 20 provides a laser beam deflection of the guidance channel for compensation of angular errors of the reconciliation system. On the surfaces of the wedges of the compensator, mirror coatings are applied that provide the necessary level of laser radiation power of the guidance channel in the “Reconciliation” mode.

Оператор одновременно наблюдает на мониторе изображение лазерного пятна 23 канала наведения и электронной выверочной марки 21. Изображение лазерного пятна совмещают при помощи соответствующих кнопок на панели управления прицела-прибора наведения с допусковым квадратом электронной выверочной марки, тем самым, обеспечивая выверку осей канала наведения и визирного канала, как показано на фиг.3.The operator simultaneously observes on the monitor the image of the laser spot 23 of the guidance channel and the electronic alignment mark 21. The image of the laser spot is combined using the appropriate buttons on the control panel of the aiming device and the tolerance square of the electronic alignment mark, thereby ensuring the alignment of the axes of the guidance channel and the sighting channel as shown in FIG.

Таким образом, новый комбинированный прицел-прибор наведения обеспечивает повышение точности наведения управляемых ракет на цель и обладает более простой оптической системой и более простой конструкцией оптического блока.Thus, the new combined sight-guidance device provides improved accuracy of guided missiles aiming at the target and has a simpler optical system and a simpler optical unit design.

Источники информации Information sources

1. Прицел-прибор наведения «Сосна-У». Руководство по эксплуатации 7084.00.00.000-01РЭ. ОАО «Пеленг», 2006 г. (прототип).1. Sight-guidance device "Pine-U". Operating Instructions 7084.00.00.000-01RE. Peleng OJSC, 2006 (prototype).

2. Патент RU №2243626, «Термокомпенсированная лазерная система телеориентации», опуб. 27.12.2004 г.2. Patent RU No. 2243626, “Thermally compensated laser teleorientation system”, publ. 12/27/2004

Claims

Combined aiming device-sighting device containing a sighting channel including optically coupled lens, reticle with reticle and eyepiece, laser aiming channel containing sequentially located and optically coupled continuous-wave laser, laser radiation modulator and the first forming optical system, as well as a spectrometer and optical a unit for monitoring the parallelism of the axes of the guidance channel and the sighting channel, installed within the working area of the path of the rays of these channels with the possibility of output beyond, characterized in that it comprises a transmitting channel of a laser range finder, including an optically coupled pulsed laser and a second forming optical system, a receiving channel of a laser range finder, comprising said spectrometer installed between the lens and the grid at an angle to the optical axis of the lens and the first photodetector matching mirror mounted on the optical axis between the spectrometer and the first photodetector with the possibility of output from the zone of the rays of the receiving channel of the laser a range finder to ensure communication of the first photodetector with the lens, and also containing a matrix detector of optical radiation, a second photodetector mounted on the optical axis of the lens and optically coupled to it by means of a matching mirror mounted on the indicated optical axis, an electronic brand former connected to the second photodetector device and having an output for connecting to a monitor, illuminator for illumination of the reticle, mounted with the possibility of its size Extensions on the axis of the lens between the grid and the eyepiece or outside the working area of the path of the rays of the sighting channel containing the wrapping system, as well as a cat-eye reflector mounted in front of the lens and optically connected to it by means of an optical unit inserted into the working area of the path of the rays and containing a prism BkR-180 °, the roof of which is located within the entrance pupil of the lens, and to the reflective face placed within the exit pupil of the laser guidance channel, optically conjugated to the input face spektrodelitelnym prism and provided with a coating, bonded rectangular prism, the first leg lateral side of which is parallel to said entrance face of the prism, which is mounted in front of the optical compensator for deflecting the laser channel axis pointing in an arbitrary direction with detent positions selected to compensate for manufacturing errors prism angles RBB-180 °.