RU2396573C2 - Electro-optical sighting system - Google Patents

Electro-optical sighting system Download PDF

Info

Publication number
RU2396573C2
RU2396573C2 RU2008135852/09A RU2008135852A RU2396573C2 RU 2396573 C2 RU2396573 C2 RU 2396573C2 RU 2008135852/09 A RU2008135852/09 A RU 2008135852/09A RU 2008135852 A RU2008135852 A RU 2008135852A RU 2396573 C2 RU2396573 C2 RU 2396573C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mirror
laser
channel
optical
scanning mirror
Prior art date
Application number
RU2008135852/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008135852A (en
Inventor
Гаврил Николаевич Востриков (RU)
Гаврил Николаевич Востриков
Валерий Дмитриевич Ермолаев (RU)
Валерий Дмитриевич Ермолаев
Семен Николаевич Карпов (RU)
Семен Николаевич Карпов
Виктор Львович Левшин (RU)
Виктор Львович Левшин
Сергей Валерьевич Максин (RU)
Сергей Валерьевич Максин
Владимир Викторович Медведев (RU)
Владимир Викторович Медведев
Андрей Евгеньевич Панкин (RU)
Андрей Евгеньевич Панкин
Николай Степанович Ракович (RU)
Николай Степанович Ракович
Константин Викторович Суслин (RU)
Константин Викторович Суслин
Игорь Леонидович Трейнер (RU)
Игорь Леонидович Трейнер
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" имени Э.С. Яламова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" имени Э.С. Яламова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" имени Э.С. Яламова"
Priority to RU2008135852/09A priority Critical patent/RU2396573C2/en
Publication of RU2008135852A publication Critical patent/RU2008135852A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2396573C2 publication Critical patent/RU2396573C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: electro-optical sighting system has a cowling, a scanning mirror with angle sensors and drives connected to the scanning mirror control unit, and a dichroic mirror, a heat source direction finding channel which includes an optical system with a photodetector connected to a video image processing unit, a laser channel with an optical system which includes a component which optically couples the transmitting and receiving laser channels fitted with an emitter and a photodetector respectively, connected to a laser digital processing unit, as well as a computer unit. Optical systems of the heat source direction finding and laser channels are made in form of two links and are fitted with deflectors, each connected to control units of their mirrors, connected to the control unit of the scanning mirror and the computer unit. The mirror of the deflector of the heat source direction finding channel is fitted in the interface plane of the exit pupil of the first link and the entrance pupil of the second link of its optical system. The mirror of the deflector of the laser channel is fitted in the plane of the exit pupil of the first link of its optical system.
EFFECT: increased amount of received information.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения, а точнее, к оптико-электронным приборам, и предназначено для поиска объектов по их инфракрасному излучению, сопровождения обнаруженных объектов, получения информации, используемой для прицеливания различных типоп вооружения и может найти применение в авиации, тренажеростроении и других областях техники.The invention relates to the field of instrumentation, and more precisely, to optoelectronic devices, and is intended to search for objects by infrared radiation, to track detected objects, to obtain information used to aim various types of weapons and can be used in aviation, simulator and other technical fields .

Известная система поиска и сопровождения цели с приемником ИК излучения цели и лазерным дальномером, описанная в патенте США № 3644043 от 22.02.72 г., кл. 356-5. Эта система содержит подвижное зеркало с приводами и датчиками углов, установленными на взаимно перпендикулярных осях, теплопеленгационной канал, состоящий из оптической системы в виде двух сферических зеркал, образующих телескоп, и ИК приемника, отражатель и лазерный канал, а также дихроический фильтр, предназначенный для отделения ИК энергии от лазерного излучения.The well-known target search and tracking system with a receiver of infrared radiation of the target and a laser range finder, described in US patent No. 3644043 from 02.22.72, class. 356-5. This system contains a movable mirror with drives and angle sensors mounted on mutually perpendicular axes, a heat direction finding channel, consisting of an optical system in the form of two spherical mirrors forming a telescope, and an IR receiver, a reflector and a laser channel, as well as a dichroic filter designed to separate IR energy from laser radiation.

Недостатком данной системы является применение сложных технологических процессов из-за невозможности раздельного производства и эксплуатации каналов, т.к. обработка отраженного от цели сигнала, состоящего из ИК и лазерного излучения, осуществляется общими элементами - фокусирующими зеркалами и спектральным фильтром.The disadvantage of this system is the use of complex technological processes due to the impossibility of separate production and operation of channels, because The processing of the signal reflected from the target, consisting of IR and laser radiation, is carried out by common elements - focusing mirrors and a spectral filter.

Также известна оптико-электронная система поиска и сопровождения цели по патенту РФ № 2155323, G01C 3/08, G01B 11/26, F416G 3/06, опубликованному 27.08.00. Данная система содержит обтекатель, блок сканирования, включающий подвижное зеркало с приводами по азимуту и углу места и датчиками углов, спектроделительный фильтр, установленный по ходу оптического луча за подвижным зеркалом под углом к оптической оси системы, пеленгационный (теплопеленгационный) канал, формирующий сигнал рассогласования между оптической осью системы и направлением на цель, состоящий из приемного объектива в виде сферического зеркала, выполненного с возможностью компенсации разворота изображения, сканирующего зеркала с функциями модулятора, объектива и фотоприемника, лазерный дальномер, включающий оптическое устройство, оптически сопряженные через призму передающий и приемный лазерные каналы, соответственно снабженные излучателем и фотоприемником, а также информационно-вычислительный блок.Also known optical-electronic search and target tracking system according to the patent of the Russian Federation No. 2155323, G01C 3/08, G01B 11/26, F416G 3/06, published 27.08.00. This system contains a fairing, a scanning unit, including a movable mirror with azimuth and elevation drives and angle sensors, a spectro-splitting filter installed along the optical beam behind the movable mirror at an angle to the optical axis of the system, a direction finding (heat direction finding) channel that generates a mismatch signal between optical axis of the system and direction to the target, consisting of a receiving lens in the form of a spherical mirror, configured to compensate for the reversal of the image scanning ala modulator with functions, the lens and photodetector, a laser rangefinder, comprising an optical device optically coupled through prism laser transmitting and receiving channels, respectively provided with the emitter and the photodetector, and information-calculation unit.

Наличие общего подвижного сканирующего зеркала позволяет оптически совместить визирную линию всех каналов в пространстве предметов. Спектр принимаемого излучения в оптической системе изделия разделяется на самостоятельные каналы, обеспечивая модульное выполнение каждого из них. Однако данное устройство не обеспечивает возросших требований к характеристикам полей обзора и объему, выдаваемым в режимах обзора и сопровождения информации для эффективного решения обзорных и прицельных задач.The presence of a common movable scanning mirror allows you to optically combine the line of sight of all channels in the space of objects. The spectrum of the received radiation in the optical system of the product is divided into independent channels, providing a modular implementation of each of them. However, this device does not provide increased requirements for the characteristics of the fields of view and the volume issued in the viewing and tracking modes for the effective solution of survey and sighting tasks.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является авиационная оптико-электронная прицельная система (см. патент UA № 65393, F41G 7/26, опубликованный 15.03.2004 г.), которая содержит обтекатель, сканирующее зеркало с электромеханическими следящими приводами, включающими блок управления сканирующим зеркалом, и датчиками угла разворота сканирующего зеркала по азимуту и углу места, систему распределительных зеркал (или, например, дихроичное зеркало), направляющих часть энергетического потока в обзорно-следящий теплопеленгатор (теплопеленгационный канал), а другую часть в лазерный канал, состоящий из приемной и передающей частей. При выполнении распределительных зеркал в виде системы зеркало, направляющее энергетический поток в теплопеленгационный канал, выполняется с возможностью перемещения для коррекции непараллельности оптических осей теплопеленгационного и лазерного каналов. При этом теплопеленгационный канал включает оптическую систему с фотоприемным устройством, подключенным к блоку обработки видеоизображения, соединенному с вычислительным блоком и блоком управления сканирующим зеркалом, а лазерный канал с оптической системой включает компонент, оптически сопрягающий передающий и приемный лазерные каналы, снабженные соответственно излучателем и фотоприемным устройством, подключенными к лазерному блоку цифровой обработки, соединенному с вычислительным блоком. Кроме того, в состав авиационной оптико-электронной прицельной системы в виде самостоятельной единицы входит нашлемная система целеуказания и индикации, определяющая, выдающая в комплекс бортовой информационно-измерительной системы угловые координаты линии визирования в системе координат летательного аппарата и формирующая в поле зрения летчика прицельную информацию.The closest set of essential features with the claimed invention is an aviation optical-electronic aiming system (see UA patent No. 65393, F41G 7/26, published March 15, 2004), which contains a cowl, a scanning mirror with electromechanical tracking drives, including a unit control of the scanning mirror, and the sensors of the angle of rotation of the scanning mirror in azimuth and elevation, a system of distribution mirrors (or, for example, a dichroic mirror), directing part of the energy flow to the survey-tracking teplopelengator minutes (teplopelengatsionny channel), and another portion to the laser channel consisting of receiving and transmitting parts. When making distribution mirrors in the form of a system, a mirror directing the energy flow into the heat direction finding channel is movable to correct for the non-parallelism of the optical axes of the heat direction finding and laser channels. In this case, the heat-detecting channel includes an optical system with a photodetector connected to a video processing unit connected to a computing unit and a scanning mirror control unit, and the laser channel with an optical system includes a component that optically mates the transmitting and receiving laser channels equipped with an emitter and a photodetector, respectively connected to a digital processing laser unit connected to the computing unit. In addition, the aviation optical-electronic aiming system in the form of an independent unit includes a helmet-mounted target designation and indication system, which determines, issues the angular coordinates of the line of sight in the coordinate system of the aircraft to the on-board information-measuring system, and forms sighting information in the pilot’s field of view.

К недостаткам данного технического решения следует отнести то, что хотя в режиме обзора и осуществляется просмотр поля обзора, а координаты всех обнаруженных целей передаются в информационную управляющую систему, но при переходе системы в режим сопровождения слежение осуществляется только за одной целью, причем в этом режиме поле зрения не превышает нескольких градусов. Дальнометрирование в таких устройствах возможно только в режиме сопровождения, т.к. отсутствует управление линией визирования лазерного дальномера (лазерного канала) в пределах мгновенного поля теплопеленгационного канала.The disadvantages of this technical solution include the fact that although the field of view is viewed in the field of view, and the coordinates of all detected targets are transmitted to the information management system, but when the system enters the tracking mode, tracking is carried out for only one purpose, and in this mode the field vision does not exceed several degrees. Range-finding in such devices is only possible in tracking mode, as there is no control over the line of sight of the laser range finder (laser channel) within the instantaneous field of the heat-direction finding channel.

Очевидно, что в режиме обзора при неполной информации о целях (только координаты без дальности) невозможно определить более опасную цель для передачи ее на сопровождение.It is obvious that in the overview mode with incomplete information about the targets (only coordinates without range) it is impossible to determine a more dangerous target for transmitting it for tracking.

Задачей заявляемого устройства является создание оптико-электронной прицельной системы, обеспечивающей сочетание режима обзора и режима двухконтурного сопровождения, при котором возможно получать не только полную информацию (угловые координаты и дальность) о всех целях в любом поле обзора, но и достигать увеличение дистанции дальнометрирования.The objective of the claimed device is the creation of an optoelectronic sighting system that provides a combination of a viewing mode and a dual-loop tracking mode, in which it is possible to obtain not only complete information (angular coordinates and range) about all targets in any field of view, but also achieve an increase in the range of ranging.

Технический результат такого устройства выражается в повышении объема получаемой информации, эффективности обнаружения ИК объектов, выявлении из всех целей в большом поле обзора наиболее опасных (близких), наведении управляемого оружия на несколько целей одновременно, в увеличении максимальной дистанции определения дальности до объекта и в повышении надежности ее определения.The technical result of such a device is expressed in increasing the amount of information received, detecting infrared objects from all targets, identifying the most dangerous (close) targets from a large field of view, pointing guided weapons at several targets at the same time, increasing the maximum distance to determine the distance to the object, and increasing reliability its definitions.

Указанный технический эффект достигается тем, что в оптико-электронной прицельной системе, содержащей обтекатель, сканирующее зеркало с датчиками угла и приводами, связанными с блоком управления сканирующим зеркалом, и дихроичное зеркало, теплопеленгационный канал, включающий оптическую систему с фотоприемным устройством и связанный с ним блок обработки видеоизображения, лазерный канал с оптической системой, включающий компонент, оптически сопрягающий передающий и приемный лазерные каналы, снабженные соответственно излучателем и фотоприемным устройством, соединенными с блоком цифровой обработки, а также вычислительный блок, оптические системы теплопеленгационного и лазерного каналов выполнены в виде двух звеньев и снабжены дефлектором, каждый из которых соединен с блоком управления их зеркалами, подсоединенным к блоку управления сканирующим зеркалом и вычислительному блоку, при этом зеркало дефлектора теплопеленгационного канала установлено в плоскости сопряжения выходного зрачка первого звена и входного зрачка второго звена его оптической системы, а зеркало дефлектора лазерного канала установлено в плоскости выходного зрачка первого звена его оптической системы.The indicated technical effect is achieved by the fact that in an optoelectronic sighting system comprising a cowl, a scanning mirror with angle sensors and actuators associated with a scanning mirror control unit, and a dichroic mirror, a heat direction finding channel, including an optical system with a photodetector and a unit associated with it video processing, a laser channel with an optical system, including a component that optically mates the transmitting and receiving laser channels, equipped respectively with an emitter and the receiving device connected to the digital processing unit, as well as the computing unit, the optical systems of the heat direction finding and laser channels are made in the form of two links and are equipped with a deflector, each of which is connected to the control unit for their mirrors connected to the control unit for the scanning mirror and the computing unit, the mirror of the deflector of the heat direction finding channel is installed in the plane of conjugation of the exit pupil of the first link and the entrance pupil of the second link of its optical system, and the mirrors A laser channel deflector is installed in the plane of the exit pupil of the first link of its optical system.

Причинно-следственная связь между достигаемым техническим результатом и совокупностью существенных признаков обусловлена введением новых конструктивных элементов, их расположением и взаимосвязью. Благодаря указанным признакам осуществляется синхронизированное управление сканирующим зеркалом и зеркалами дефлекторов, при котором:A causal relationship between the achieved technical result and the totality of essential features is due to the introduction of new structural elements, their location and relationship. Thanks to these signs, the scanning mirror and deflector mirrors are synchronized, in which:

- сканирующее зеркало формирует направление линии визирования, совершая круговое или возвратно-поступательное движение (в режиме обзора);- the scanning mirror forms the direction of the line of sight, making a circular or reciprocating movement (in the review mode);

- зеркало дефлектора теплопеленгационного канала смещает линию визирования в двух взаимно перпендикулярных направлениях с малыми углами отклонения, компенсируя как смещение изображения вдоль направления сканирования, так и разворот изображения синхронно с разворотом сканирующего зеркала вокруг оси Y, обеспечивая тем самым требуемое время экспозиции;- the mirror of the deflector of the heat direction finding channel shifts the line of sight in two mutually perpendicular directions with small deflection angles, compensating for both the image shift along the scanning direction and the image rotation synchronously with the scanning mirror turning around the Y axis, thereby ensuring the required exposure time;

- зеркало дефлектора лазерного канала компенсирует динамическую ошибку, превышающую расходимость луча лазерного дальномера, которая возникает в процессе сопровождения объекта, путем смещения зеркала дефлектора лазерного канала в направлении сопровождаемого объекта.- the mirror of the laser channel deflector compensates for a dynamic error exceeding the divergence of the laser rangefinder beam that occurs during tracking of the object by shifting the mirror of the laser channel deflector in the direction of the tracked object.

Кроме того, малая инерционность зеркала дефлектора позволяет осуществлять его переброс с целью последовательного обхода и дальнометрирования нескольких целей, находящихся в поле зрения теплопеленгатора.In addition, the low inertia of the deflector mirror allows it to be transferred for the purpose of sequentially bypassing and ranging several targets located in the field of view of the heat finder.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings:

на фиг.1 схематически изображена функциональная схема предлагаемого изобретения;figure 1 schematically depicts a functional diagram of the invention;

на фиг.2 представлен пример 1 выполнения оптической системы теплопеленгационного канала;figure 2 presents an example 1 of the optical system of the heat direction finding channel;

на фиг.3 представлен пример 2 выполнения оптической системы теплопеленгационного канала;figure 3 presents an example 2 of the optical system of the heat direction finding channel;

на фиг.4 показан пример 3 выполнения оптической системы лазерного канала;figure 4 shows an example 3 of the optical system of the laser channel;

на фиг. 5 показан пример 4 выполнения оптической системы лазерного канала.in FIG. 5 shows an example 4 embodiment of an optical system of a laser channel.

Оптико-электронная прицельная система (фиг.1) содержит: обтекатель 1 - прозрачный для теплового и лазерного излучения, сканирующее зеркало 2, установленное в двухосном карданном подвесе, снабженном датчиками углов разворота сканирующего зеркала 2 в азимутальной и угломестной плоскостях 3-3' и электромеханическими следящими (азимутальным и угломестным) приводами 4-4', электрически соединенными с блоком управления 5 сканирующим зеркалом 2, а также дихроичное зеркало 6, работающее на пропускание и отражение, теплопеленгационный канал 7, приемно-передающий лазерный канал 8 и блок управления 9 дефлекторными зеркалами каналов 7, 8, подключенный к вычислительному блоку 10, осуществляющему сбор, обработку и выдачу информации обо всех запеленгованных целях, управление составными частями устройства во всех режимах, соединенному с блоком управления 5 сканирующим зеркалом 2.Optoelectronic sighting system (figure 1) contains: fairing 1 - transparent for thermal and laser radiation, a scanning mirror 2, mounted in a biaxial gimbal, equipped with sensors for the rotation angles of the scanning mirror 2 in the azimuth and elevation planes 3-3 'and electromechanical tracking (azimuthal and elevation) drives 4-4 ', electrically connected to the control unit 5 by a scanning mirror 2, as well as a dichroic mirror 6, which operates on transmission and reflection, a heat direction finding channel 7, receiving and The transmitting laser channel 8 and the control unit 9 of the deflector mirrors of channels 7, 8, connected to the computing unit 10, which collects, processes, and issues information about all direction finding targets, controls the components of the device in all modes, connected to the control unit 5 by the scanning mirror 2.

Теплопеленгационный канал 7 состоит из оптической системы, выполненной из двух звеньев 11-12 (или 11 и 12-12', если устройство будет функционировать в широком спектральном диапазоне), между которыми размещено зеркало дефлектора 13, установленное, например, в независимой торсионной подвеске, которое разворачивают магнитные катушки, или в двухосном карданном подвесе с датчиками угла 14-14' и приводами 15-15', соединенными с блоком управления 9 дефлекторными зеркалами, фотоприемного устройства 16 (или 16-16') и блока обработки видеоизображения 17, соединенного с блоком управления 5 сканирующим зеркалом и вычислительным блоком 10. Кроме того, в состав теплопеленгационного канала 7 входит конструктивный элемент - спектроделительное зеркало 18 (или спектроделительное зеркало 18 и конструктивное зеркало 18').The heat direction finding channel 7 consists of an optical system made of two links 11-12 (or 11 and 12-12 ', if the device will operate in a wide spectral range), between which is placed a mirror of the deflector 13, installed, for example, in an independent torsion suspension, which the magnetic coils are deployed, or in a biaxial gimbal with angle sensors 14-14 'and drives 15-15' connected to the control unit 9 of the deflector mirrors, a photodetector 16 (or 16-16 ') and a video processing unit 17, connected a control unit of a scanning mirror 5 and a computing unit 10. Furthermore, in the channel 7 includes teplopelengatsionnogo constructive element - spektrodelitelnoe mirror 18 (or mirror 18 and spektrodelitelnoe constructive mirror 18 ').

Приемно-передающий лазерный канал 8 имеет две части: приемную и передающую, в состав которых входит оптическая система, выполненная в виде двух звеньев. При этом первое звено (телескопическая насадка) 19 является общим для приемной и передающей частей, второе звено 20, принадлежащее приемному каналу, представляет собой фокусирующий объектив 20, в фокальной плоскости которого установлено фотоприемное устройство (ФПУ) 21. Фокусирующий объектив 20 в паре с телескопической насадкой 19 обеспечивает эквивалентное фокусное расстояние приемного канала ƒэкв', равное:The receiving and transmitting laser channel 8 has two parts: a receiving and transmitting, which include an optical system made in the form of two links. Moreover, the first link (telescopic nozzle) 19 is common for the receiving and transmitting parts, the second link 20, which belongs to the receiving channel, is a focusing lens 20, in the focal plane of which a photodetector (FPU) 21 is installed. Focusing lens 20 paired with a telescopic nozzle 19 provides an equivalent focal length of the receiving channel ƒ eq 'equal to:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Г - увеличение телескопической насадки 19;where G is the increase in the telescopic nozzle 19;

Figure 00000002
- фокусное расстояние фокусирующего объектива (приемного объектива) 20.
Figure 00000002
- focal length of the focusing lens (receiving lens) 20.

Второе звено 22 передающего канала, выполненное в виде телескопической насадки, установленной перед излучателем 23, в паре с телескопической насадкой 19 обеспечивает заданную расходимость лазерного пучка ψпред в пространстве предметов, излучаемого излучателем 23, управляемым блоком цифровой обработки 24, подключенным к вычислительному блоку 10. ψпредлазер19·Г22, где ψлазер - расходимость лазера, Г19 - увеличение телескопической насадки 19, а Г22 - увеличение телескопической насадки 22.The second link 22 of the transmission channel, made in the form of a telescopic nozzle mounted in front of the emitter 23, paired with a telescopic nozzle 19 provides a given divergence of the laser beam ψ before in the space of objects emitted by the emitter 23, controlled by a digital processing unit 24 connected to the computing unit 10. ψ pre = ψ laser / Г 19 · Г 22 , where ψ laser is the laser divergence, Г 19 is the increase in the telescopic nozzle 19, and Г 22 is the increase in the telescopic nozzle 22.

Кроме первого звена 19 общими в оптической системе приемно-передающего канала являются: оптический элемент 25, работающий на отражение по приемному каналу и на проход лучей излучателя 23 через его центральное отверстие, и зеркало дефлектора 26 лазерного канала с датчиками угла 27-27' и приводами 28-28', подключенными к блоку управления дефлекторами 9. Такое построение оптической схемы позволяет практически идеально синхронизировать излучающие и приемные пучки (сигналы), которые объединяются на сканирующем зеркале дефлектора 26, разворачивающем пучки на заданные углы, повышая тем самым качество дальнометрирования.In addition to the first link 19, the following are common in the optical system of the transmitting and transmitting channel: an optical element 25 operating to reflect through the receiving channel and to pass the rays of the emitter 23 through its central hole, and a mirror of the deflector 26 of the laser channel with angle sensors 27-27 'and drives 28-28 ', connected to the control unit of the deflectors 9. This construction of the optical circuit allows you to almost perfectly synchronize the emitting and receiving beams (signals), which are combined on the scanning mirror of the deflector 26, which rotates hibernation at predetermined angles, thereby increasing the quality of range finding.

На фиг.2 и 3 показаны примеры выполнения оптической системы теплопеленгационного канала 7. Наличие в ней двух звеньев обусловлено тем, что дефлектор должен иметь минимальные габаритные размеры при реальных величинах коэффициента передачи М между угловыми перемещениями зеркала дефлектора 13 и сканирующего зеркала 2. При этом надо иметь в виду, что уменьшение габаритных размеров зеркала дефлектора 13 ведет к увеличению коэффициента передачи М, а при возрастании коэффициента передачи М возрастает скорость сканирования, что недопустимо, так как система становится неработоспособной. Поэтому необходимо обеспечить оптимальное соотношение между угловыми скоростными характеристиками зеркала дефлектора 13 и его размерами.Figures 2 and 3 show examples of the optical system of the heat direction finding channel 7. The presence of two links in it is due to the fact that the deflector must have minimum overall dimensions at real values of the transfer coefficient M between the angular displacements of the mirror of the deflector 13 and the scanning mirror 2. keep in mind that a decrease in the overall dimensions of the mirror of the deflector 13 leads to an increase in the transmission coefficient M, and with an increase in the transmission coefficient M, the scanning speed increases, which is unacceptable, since a system becomes inoperable. Therefore, it is necessary to ensure the optimal ratio between the angular velocity characteristics of the mirror of the deflector 13 and its dimensions.

На примере 1 (см. фиг.2) показана оптическая система теплопеленгационного канала 7, где первое звено 11 представляет собой телеобъектив с фокусным расстоянием

Figure 00000003
а второе звено 12 (или 12-12') - проекционный объектив с увеличением β2зв.т. В этом случае эквивалентное фокусное расстояние всей оптической системы теплопеленгационного канала
Figure 00000004
равно:
Figure 00000004
2зв.т., а коэффициент передачи Мтелеоб.т. равенExample 1 (see Fig. 2) shows the optical system of the heat direction finding channel 7, where the first link 11 is a telephoto lens with a focal length
Figure 00000003
and the second link 12 (or 12-12 ') is a projection lens with an increase in β 2sv.t. In this case, the equivalent focal length of the entire optical system of the heat direction finding channel
Figure 00000004
equally:
Figure 00000004
= β 2t.s. , and the transmission coefficient M teleob.t. is equal to

Figure 00000005
Figure 00000005

где

Figure 00000006
- расстояние от оси сканирующего зеркала дефлектора теплопеленгационного канала до фокуса первого звена теплопеленгационного канала
Figure 00000007
Where
Figure 00000006
- the distance from the axis of the scanning mirror of the deflector of the heat direction finding channel to the focus of the first link of the heat direction finding channel
Figure 00000007

На примере 2 (см. фиг.3) показана оптическая система теплопеленгационного канала 7, где первое звено 11 выполнено в виде телескопа с увеличением Г1зв.т., а второе 12 (12-12') - в виде одного или нескольких фокусирующих объективов (в зависимости от заданных спектральных диапазонов) с соответствующим фокусным расстоянием

Figure 00000008
тогда эквивалентное фокусное расстояние всей оптической системы пеленгационного канал
Figure 00000004
равноExample 2 (see Fig. 3) shows the optical system of the heat direction finding channel 7, where the first link 11 is made in the form of a telescope with an increase in G 1 sound.t. and the second 12 (12-12 ') - in the form of one or more focusing lenses (depending on the given spectral ranges) with the corresponding focal length
Figure 00000008
then the equivalent focal length of the entire optical system direction finding channel
Figure 00000004
equally

Figure 00000009
а коэффициент передачи Мтелескоп.т.1зв.т.
Figure 00000009
and the transmission coefficient is M telescope. = G 1z.t.

Конструктивное выполнение первого звена объектива определяется поставленными задачами. Схема с телеобъективом предпочтительнее схемы с телескопом с точки зрения габаритов и количества оптических элементов, поскольку телескоп должен быть выполнен по схеме Кеплера, исходя из минимальных поперечных габаритных размеров линз телескопа. При работе устройства в двух спектральных диапазонах (два ФПУ и два самостоятельных вторых звена) на первое звено накладывается требование - обеспечение высокой оптической коррекции в широком спектральном диапазоне, а при имеющихся в наличии оптических материалах первое звено выполнить в виде телеобъектива с традиционными оптическими поверхностями практически невозможно. Поэтому в этом случае оптимальным является выполнение первого звена в виде телескопа Кеплера, при этом его недостаток по пропусканию, из-за наличия значительного количества линз, можно устранить, используя в качестве объектива телескопа асферическое зеркало (см. фиг.3). Зеркало не имеет хроматической аберрации, а окуляр, имеющий небольшое фокусное расстояние, при наличии имеющихся материалов, позволяет провести высокую степень хроматической коррекции в широком спектральном диапазоне.The design of the first link of the lens is determined by the tasks. A scheme with a telephoto lens is preferable to a scheme with a telescope in terms of dimensions and the number of optical elements, since the telescope must be made according to Kepler’s scheme, based on the minimum transverse overall dimensions of the telescope lenses. When the device operates in two spectral ranges (two FPUs and two independent second links), the first link is subject to the requirement of providing high optical correction in a wide spectral range, and with the available optical materials the first link in the form of a telephoto lens with traditional optical surfaces . Therefore, in this case, it is optimal to perform the first link in the form of a Kepler telescope, and its lack of transmission, due to the presence of a significant number of lenses, can be eliminated using an aspherical mirror as a telescope lens (see Fig. 3). The mirror does not have chromatic aberration, and the eyepiece having a small focal length, in the presence of available materials, allows for a high degree of chromatic correction in a wide spectral range.

На примерах 3. 4 (см. фиг.4, 5) показана оптическая система приемно-передающего лазерного канала 8, где первое звено 19 - телескопическая насадка, которая служит для уменьшения габаритных размеров зеркала дефлектора лазерного канала 26 и согласования коэффициента передачи между сканирующим зеркалом 2 и зеркалом дефлектора 26.In examples 3. 4 (see Fig.4, 5) shows the optical system of the receiving and transmitting laser channel 8, where the first link 19 is a telescopic nozzle, which serves to reduce the overall dimensions of the mirror of the deflector of the laser channel 26 and to match the transfer coefficient between the scanning mirror 2 and a deflector mirror 26.

В зависимости от заданных углов обзора, которые должны обеспечиваться зеркалом дефлектора 26, возможно выполнение двух вариантов телескопической насадки 19.Depending on the specified viewing angles, which should be provided by the mirror of the deflector 26, two variants of the telescopic nozzle 19 are possible.

При малых углах обзора (~1°÷2°) в пространстве предметов целесообразно телескопическую насадку выполнять по схеме Галилея (см. фиг.4). При углах обзора более 2° телескопическую насадку следует выполнять по схеме Кеплера (см. фиг.5), т.к. при больших углах обзора в схеме Галилея будет резко увеличиваться диаметр первого компонента первого звена 19, а при ограничении диаметра резко возрастет виньетирование.At small viewing angles (~ 1 ° ÷ 2 °) in the space of objects, it is advisable to perform a telescopic nozzle according to the Galileo scheme (see figure 4). At viewing angles of more than 2 °, the telescopic nozzle should be performed according to the Kepler scheme (see Fig. 5), since at large viewing angles, the diameter of the first component of the first link 19 will sharply increase in the Galilean scheme, and when the diameter is limited, vignetting will increase sharply.

С точки зрения лазерного излучения схема Галилея предпочтительнее, т.к. отсутствует фокусировка лазерного излучения. В схеме же Кеплера имеет место промежуточное изображение (фокусировка лазерного излучения), поэтому в такой схеме необходимо предусмотреть защиту пространства вокруг плоскости промежуточного изображения (например, некоторую кювету).From the point of view of laser radiation, the Galilean scheme is preferable, because no focusing of laser radiation. In the Kepler’s scheme, an intermediate image (focusing of laser radiation) takes place, therefore, in such a scheme, it is necessary to provide protection of the space around the plane of the intermediate image (for example, some cuvette).

Работает заявляемое устройство следующим образом. В режиме обзора заявляемая система с помощью сканирующего зеркала 2 осуществляет непрерывный просмотр заданного пространства. Энергетический поток от объектов, излучающих в инфракрасном диапазоне длин волн, через защитный обтекатель 1, предотвращающий воздействие внешних факторов на внутренние части прибора, попадает на сканирующее зеркало 2, отразившись от которого, попадает на дихроичное зеркало 6, разделяющее его (энергетический поток) на пучки требуемых спектров. Один из энергетических пучков поступает в теплопеленгационный канал. Его излучение проходит через первое звено 11, выполненное по одной из схем, описанных ранее, за которым размещается зеркало дефлектора 13. Зеркало дефлектора 13 смещает пучок в двух взаимно перпендикулярных направлениях, компенсируя сдвиг изображения синхронно с движением сканирующего зеркала 2 вокруг оси Y, и перемещает ЛВ в направлении, противоположном напрвлению сканирования, обеспечивая тем самым требуемое время экспозиции. Отразившись от дефлектора 13, излучение с помощью оптического элемента 18 (и 18' при многоспектральной схеме) поступает на второе оптическое звено 12 (и 12'), которые фокусируют энергетический поток в плоскости чувствительных площадок ФПУ 16 (и 16'). Сигнал с ФПУ 16 (и 16') передается в блок обработки видеосигнала 17 для коррекции и фильтрации с целью выделения объекта в кадре и определения его координат. Работа блока обработки видеоизображения 17 синхронизируется по командам блока управления 5 (блока управления линией визирования) сканирующим зеркалом 2. Из блока обработки видеоизображения 17 информация о координатах обнаруженного объекта передается в вычислительный блок 10, в этот же блок приходит информация о текущем положении линии визирования из блока управления сканирующим зеркалом 5. На основании этой информации в вычислительном блоке 10 определяется угловое положение обнаруженного объекта. Полученные координаты передаются во внешнюю центральную вычислительную систему (вЦВС).The claimed device operates as follows. In review mode, the inventive system using a scanning mirror 2 provides continuous viewing of a given space. The energy flow from objects emitting in the infrared wavelength range through the protective fairing 1, which prevents the influence of external factors on the internal parts of the device, enters the scanning mirror 2, reflecting from which, it enters the dichroic mirror 6, which separates it (energy stream) into beams required spectra. One of the energy beams enters the heat direction finding channel. Its radiation passes through the first link 11, made according to one of the schemes described above, behind which the mirror of the deflector 13 is placed. The mirror of the deflector 13 shifts the beam in two mutually perpendicular directions, compensating for the image shift synchronously with the movement of the scanning mirror 2 around the Y axis, and moves LP in the direction opposite to the direction of scanning, thereby providing the required exposure time. Reflected from the deflector 13, the radiation with the help of the optical element 18 (and 18 'in the multispectral scheme) enters the second optical link 12 (and 12'), which focus the energy flux in the plane of the sensitive areas of the FPU 16 (and 16 '). The signal from the FPU 16 (and 16 ') is transmitted to the processing unit of the video signal 17 for correction and filtering in order to select an object in the frame and determine its coordinates. The operation of the video processing unit 17 is synchronized by the commands of the control unit 5 (control unit of the line of sight) by the scanning mirror 2. From the processing unit of the video image 17, the coordinates of the detected object are transmitted to the computing unit 10, information about the current position of the line of sight from the unit is received in the same unit control the scanning mirror 5. Based on this information in the computing unit 10 determines the angular position of the detected object. The resulting coordinates are transmitted to an external central computing system (HCVS).

Работа блока управления зеркалами дефлекторов 9 синхронизирована с блоком управления линией визирования 5, который вырабатывает необходимые углы отклонения зеркал дефлекторов. Информация об отработке этих углов поступает обратно в блок 5.The operation of the mirror control unit of the deflectors 9 is synchronized with the control unit of the line of sight 5, which generates the necessary deflection angles of the deflector mirrors. Information about the development of these angles goes back to block 5.

Как уже было сказано, оптическая система лазерного канала 8 обеспечивает работу приемного и передающего каналов. В передающем канале оптическая система формирует пучок с требуемой расходимостью лазерного излучения излучателя 23, работающего по командам из блока цифровой обработки 24, вторым оптическим звеном 22, который затем проходит через центральное отверстие в оптическом элементе 25, отражается от зеркала двухкоординатного дефлектора 26, осуществляющего управление визирной осью лазерного локатора при обнаружении теплопеленгатором цели, проходит через первое оптическое звено 19, дихроичное зеркало 6 и, отразившись от сканирующего зеркала 2, выходит через обтекатель 1 во внешнее пространство. Далее энергетический лазерный поток, отразившись от объекта и пройдя по оптическому тракту: обтекатель 1 - сканирующее зеркало 2 - оптическое звено 19 - дефлектор 26, отражаясь от оптического элемента 25, фокусируется вторым оптическим звеном 20 в плоскости чувствительных площадок фотоприемного устройства 21.As already mentioned, the optical system of the laser channel 8 provides the operation of the receiving and transmitting channels. In the transmitting channel, the optical system generates a beam with the required divergence of the laser radiation of the emitter 23, operating on commands from the digital processing unit 24, by the second optical link 22, which then passes through the central hole in the optical element 25, is reflected from the mirror of the two-coordinate deflector 26, which controls the target the axis of the laser locator when a target detects a target, passes through the first optical link 19, the dichroic mirror 6 and, reflected from the scanning mirror 2, exit t through the fairing 1 into the outer space. Next, the laser energy flux, reflected from the object and passing through the optical path: fairing 1 - scanning mirror 2 - optical link 19 - deflector 26, reflected from the optical element 25, is focused by the second optical link 20 in the plane of the sensitive areas of the photodetector 21.

При реализации заявляемого изобретения предлагается:When implementing the claimed invention, it is proposed:

- сканирующее зеркало выполнять из композитного материала Skeleton - D;- Scan the mirror from composite material Skeleton - D;

- в качестве исполнительного двигателя использовать двигатель ДМ 10, датчика угла - датчик типа БВТВ-60-С30;- use the DM 10 engine as an executive engine, the angle sensor - a BVTV-60-S30 type sensor;

- для изготовления оптических элементов целесообразно для лазерного канала использовать стекло К-8, а для теплового - ZnSe, ZnS, германий и кремний;- for the manufacture of optical elements, it is advisable to use K-8 glass for the laser channel, and ZnSe, ZnS, germanium and silicon for the heat channel;

- для регистрации теплового излучения могут быть использованы, например, ИК приемники фирмы SOFRADIR, а для лазерного канала, например, ФПУ «Лазурь».- for registration of thermal radiation, for example, IR detectors from SOFRADIR can be used, and for a laser channel, for example, FPU Lazur.

Таким образом, заявляемое изделие по сравнению с прототипом:Thus, the claimed product in comparison with the prototype:

- обеспечивает большее поле обзора;- provides a larger field of view;

- позволяет получать полную информацию (угловые координаты и дальность о всех целях в большом поле обзора;- allows you to get complete information (angular coordinates and range of all targets in a large field of view;

- позволяет выявлять из всех объектов в большом поле обзора наиболее опасные;- allows you to identify the most dangerous of all objects in a large field of view;

- решает задачу наведения управляемого оружия на несколько целей одновременно;- solves the problem of pointing guided weapons at several targets simultaneously;

- обеспечивает наведение визирной оси лазерного локатора на объект при непрерывном обзоре с заданной точностью;- provides guidance of the sighting axis of the laser locator on the object during continuous viewing with a given accuracy;

- значительно увеличивается максимальное расстояние дальнометрирования.- significantly increases the maximum ranging distance.

Claims (1)

Оптико-электронная прицельная система, содержащая обтекатель, сканирующее зеркало с датчиками угла и приводами, связанными с блоком управления линией визирования сканирующего зеркала, дихроичное зеркало, теплопеленгационный канал, включающий оптическую систему с фотоприемным устройством и связанный с ним блок обработки видеоизображения, предназначенный для коррекции и фильтрации сигналов с выхода фотоприемного устройства с последующим выделением объекта в кадре и определении его координат, лазерный канал с оптической системой, включающий компонент, оптически сопрягающий передающий и приемный лазерные каналы, снабженные соответственно излучателем и фотоприемным устройством, соединенными с блоком цифровой обработки, предназначенным для формирования команд для излучателя и фотоприемного устройства, содержащая также вычислительный блок, отличающаяся тем, что оптические системы теплопеленгационного и лазерного каналов выполнены в виде двух оптических звеньев и снабжены дефлекторами, каждый из которых соединен с блоком управления их зеркалами, подсоединенным к блоку управления линией визирования сканирующего зеркала и вычислительному блоку, при этом зеркало дефлектора теплопеленгационного канала установлено в плоскости сопряжения выходного зрачка первого оптического звена и входного зрачка второго оптического звена его оптической системы, а зеркало дефлектора лазерного канала установлено в плоскости выходного зрачка первого оптического звена его оптической системы, работа блока управления зеркалами дефлекторов синхронизирована с блоком управления линией визирования сканирующего зеркала, который вырабатывает необходимые углы отклонения зеркал дефлекторов, причем информация об отработке этих углов поступает обратно в блок управления линией визирования сканирующего зеркала, при этом дихроичное зеркало предназначено для разделения энергетического потока между теплопеленгационным и лазерным каналами, вычислительный блок управляет блоком управления линией визирования сканирующего зеркала и, кроме того, предназначен для определения углового положения обнаруженного объекта по информации о координатах обнаруженного объекта и информации о текущем положении линии визирования сканирующего зеркала, поступающих из блока обработки видеоизображения и блока управления линией визирования сканирующего зеркала соответственно, кроме того, вычислительный блок осуществляет сбор, обработку и выдачу информации во внешнюю систему обо всех запеленгованных целях. Optoelectronic sighting system comprising a cowl, a scanning mirror with angle sensors and actuators associated with the control unit of the line of sight of the scanning mirror, a dichroic mirror, a heat-sensing channel, including an optical system with a photodetector and an associated video processing unit for correction and filtering the signals from the output of the photodetector with the subsequent selection of the object in the frame and determining its coordinates, a laser channel with an optical system, on a spinning component that optically matches the transmitting and receiving laser channels, respectively equipped with an emitter and a photodetector connected to a digital processing unit for generating commands for the emitter and a photodetector, also comprising a computing unit, characterized in that the optical systems of the heat-directional and laser channels are made in the form of two optical links and equipped with deflectors, each of which is connected to the control unit for their mirrors connected to the control line of sight of the scanning mirror and the computing unit, while the mirror of the deflector of the heat direction finding channel is installed in the plane of pairing of the exit pupil of the first optical link and the entrance pupil of the second optical link of its optical system, and the mirror of the deflector of the laser channel is installed in the plane of the exit pupil of the first optical link of its optical system, the operation of the control unit mirrors deflectors synchronized with the control unit of the line of sight of the scanning mirror a beam that generates the necessary deflection angles of the deflector mirrors, and information on the development of these angles is fed back to the control unit of the scanning line of sight of the scan mirror, while the dichroic mirror is designed to separate the energy flow between the heat direction finding and laser channels, the computing unit controls the control unit of the line of sight of the scanning mirror and, in addition, it is designed to determine the angular position of the detected object from information about the coordinates of the detected object and information about the current position of the line of sight of the scanning mirror, coming from the video processing unit and control unit the line of sight of the scanning mirror, respectively, in addition, the calculation unit performs the collection, treatment and delivery of information to the external system all zapelengovannyh purposes.
RU2008135852/09A 2008-09-04 2008-09-04 Electro-optical sighting system RU2396573C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008135852/09A RU2396573C2 (en) 2008-09-04 2008-09-04 Electro-optical sighting system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008135852/09A RU2396573C2 (en) 2008-09-04 2008-09-04 Electro-optical sighting system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008135852A RU2008135852A (en) 2010-03-10
RU2396573C2 true RU2396573C2 (en) 2010-08-10

Family

ID=42134887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008135852/09A RU2396573C2 (en) 2008-09-04 2008-09-04 Electro-optical sighting system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2396573C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2541494C1 (en) * 2014-01-09 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") Integrated optoelectronic system
RU2784602C1 (en) * 2022-03-16 2022-11-28 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Method for forming and pointing laser radiation of emitters with optical fiber outputs on a target

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2541494C1 (en) * 2014-01-09 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") Integrated optoelectronic system
RU2784602C1 (en) * 2022-03-16 2022-11-28 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Method for forming and pointing laser radiation of emitters with optical fiber outputs on a target
RU2816243C1 (en) * 2023-04-25 2024-03-27 Публичное Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО РОМЗ) Combined observation device - sight

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008135852A (en) 2010-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8421003B2 (en) Optical transceiver built-in test (BIT)
US8334490B2 (en) Off-axis reflective transmit telescope for a directed infrared countermeasures (DIRCM) system
US4439755A (en) Head-up infinity display and pilot's sight
EP0852021B1 (en) Day and night sighting system
US3989947A (en) Telescope cluster
US3992629A (en) Telescope cluster
CN108957715A (en) A kind of coaxial electro optical reconnaissance system
EP3966516B1 (en) Beam director for high-energy laser (hel) weapon
US7952688B2 (en) Multi-waveband sensor system and methods for seeking targets
GB1578136A (en) Helmet-mounted sights
EP3640590B1 (en) Surveying apparatus for surveying an object
CN104977708A (en) Multi-spectral common-aperture optical system
RU2335728C1 (en) Optical-electronic search and tracking system
RU2396574C2 (en) Thermal direction finder
RU2396573C2 (en) Electro-optical sighting system
RU2617459C1 (en) Multichannel optical-location system
RU2442109C1 (en) Celestial angle measurement device
RU2443988C2 (en) Method of checking parallelism of sight axes of multispectral systems
RU2313116C1 (en) Combined sight with laser range-finder
RU2664788C1 (en) Optical-electronic target search and tracking system
RU2155323C1 (en) Optoelectronic target search and tracking system
KR101522210B1 (en) Apparatus for arranging optic axis in common optical system
RU2541494C1 (en) Integrated optoelectronic system
RU170789U1 (en) MULTI-CHANNEL OPTICAL-LOCATION SYSTEM
RU164706U1 (en) MULTI-CHANNEL OPTICAL-LOCATION SYSTEM

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 22-2010