RU2560355C2 - Holographic collimating sight - Google Patents
Holographic collimating sight Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560355C2 RU2560355C2 RU2013140374/12A RU2013140374A RU2560355C2 RU 2560355 C2 RU2560355 C2 RU 2560355C2 RU 2013140374/12 A RU2013140374/12 A RU 2013140374/12A RU 2013140374 A RU2013140374 A RU 2013140374A RU 2560355 C2 RU2560355 C2 RU 2560355C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holographic
- sight
- optical
- diffraction grating
- collimating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к устройствам голографических коллиматорных прицелов, формирующих мнимое изображение прицельного знака в бесконечности с помощью голограммного оптического элемента (ГОЭ).The proposed technical solution relates to devices for holographic collimator sights, forming an imaginary image of the sighting mark at infinity using a hologram optical element (GOE).
Обычные коллиматорные прицелы состоят из телескопической оптической системы, в фокальной плоскости объектива которой установлена прицельная марка, изображение которой наблюдается стрелком в окне прибора. При использовании оптических прицелов глаз стрелка вплотную устанавливается к окуляру для совмещения с осью визирования телескопической трубы и изображение цели рассматривается через трубу, имеющую соответствующее увеличение. Коллиматорный прицел обеспечивает небольшое поле зрения (несколько градусов), позволяющее наблюдать цель и изображение прицельного знака. В коллиматорном прицеле, так же как и в оптическом, прицельная марка находится внутри прибора, стрелок совмещает марку с целью, находящейся на расстоянии, при этом трудно учесть поправку на дальность. На качество стрельбы значительно влияют различные внешние факторы: вибрация оружия, колебание воздуха, удобство (статика и динамика) расположения стрелка относительно оружия, а также квалификация и выучка стрелка. Как следствие, точная стрельба обеспечивается в статическом положении.Conventional collimator sights consist of a telescopic optical system, in the focal plane of the lens of which an aiming mark is installed, the image of which is observed by an arrow in the window of the device. When using optical sights of the eyes, the arrow is closely mounted to the eyepiece for alignment with the axis of sight of the telescopic tube and the image of the target is viewed through a tube having a corresponding increase. The collimator sight provides a small field of view (several degrees), allowing you to observe the target and the image of the aiming mark. In a collimator sight, as well as in an optical sight, the aiming mark is located inside the device, the shooter combines the mark with a target that is at a distance, while it is difficult to take into account the range correction. Various external factors significantly affect the quality of shooting: vibration of the weapon, air vibration, convenience (static and dynamic) of the shooter's location relative to the weapon, as well as the skill and training of the shooter. As a result, accurate shooting is provided in a static position.
Удобством в использовании голографического прицела является то, что голографическая марка «выносится» в пространство и «налагается» на цель, как у лазерного прицела, с тем отличием, что эта марка видна только стрелку. Голографический прицел можно располагать на произвольном расстоянии от глаза, устанавливать на любые типы стрелкового оружия. Поле зрения всегда полностью открыто: рамка голографического экрана практически незаметна, что дает стрелку возможность смотреть обоими глазами и оптимально контролировать ситуацию во время выстрела. Прицельный знак, окружающая местность и цель всегда находятся в поле зрения, обеспечивая непрерывность наблюдения при поиске и обнаружении цели, а также между выстрелами. Голографический прицел можно также использовать как целеуказатель, когда выстрел производится при совмещении прицельного пятна (знака) и цели, при произвольном положении стрелка или оружия. Расположение изображения прицельного знака и цели в одной плоскости полностью исключает параллакс и позволяет производить выстрел при наведении прицельного знака на цель независимо от угла наблюдения цели и положения стрельбы.Convenience in using a holographic sight is that the holographic mark is "carried out" into space and "superimposed" on the target, like a laser sight, with the difference that this mark is visible only to the arrow. The holographic sight can be placed at an arbitrary distance from the eye, mounted on any type of small arms. The field of view is always completely open: the holographic screen frame is almost invisible, which gives the shooter the opportunity to look with both eyes and optimally control the situation during the shot. The sighting mark, the surrounding terrain and the target are always in sight, ensuring continuity of observation when searching for and detecting a target, as well as between shots. A holographic sight can also be used as a target indicator when a shot is fired when the aim spot (mark) and target are combined, with the shooter or weapon being in an arbitrary position. The location of the image of the sighting mark and the target in the same plane completely eliminates parallax and allows you to shoot when aiming the sighting mark on the target, regardless of the angle of observation of the target and shooting position.
Главным достоинством голографических прицелов является очень высокая скорость наведения оружия и не требуется высокая квалификация стрелка, прицел позволяет целиться как одним, так и двумя глазами. В отличие от оптического прицела он не сужает угол обзора стрелка. При изменении угла зрения стрелка (при смещении глаза) прицельная марка перемещается по плоскости окна, оставаясь все время наведенной на цель. Входное окно может быть разбито, но если часть выходного окна прицела разбита не полностью, то марка отображается на оставшейся части.The main advantage of holographic sights is the very high aiming speed of the weapon and the high qualification of the shooter is not required, the sight allows you to aim with one or two eyes. Unlike an optical sight, it does not narrow the arrow’s viewing angle. When the angle of view of the arrow changes (when the eye is shifted), the aiming mark moves along the plane of the window, remaining constantly guided towards the target. The input window may be broken, but if part of the output window of the sight is not completely broken, then the mark is displayed on the remaining part.
В патенте США [1] представлена схема компактного голографического коллиматорного прицела, содержащая лазерный источник, излучение от которого после прохождения через линзу и ахроматизатор освещает ГОЭ, с которого восстанавливается прицельная метка. Линза формирует параллельный пучок, а ахроматизатор обеспечивает постоянство положения прицельного знака при изменении длины волны вследствие температурных воздействий. Также в прицеле предусмотрены регулировка яркости и юстировка для выверки положения прицельного знака. Прицел может также за счет наклонного пучка или дополнительных оптических элементов превращать эллиптический пучок, испускаемый лазерным диодом, в пучок круглого сечения для обеспечения равномерной засветки ГОЭ.The US patent [1] presents a scheme of a compact holographic collimator sight containing a laser source, the radiation from which after passing through the lens and achromatizer illuminates the GOE, from which the aim mark is restored. The lens forms a parallel beam, and the achromatizer ensures a constant position of the aiming mark when the wavelength changes due to temperature effects. Also, the sight provides brightness adjustment and adjustment to align the position of the sighting mark. The sight can also, due to an inclined beam or additional optical elements, turn an elliptical beam emitted by a laser diode into a round beam to ensure uniform illumination of the GOE.
Все элементы прицела установлены в отдельных креплениях на общем основании. Кроме того, для компактности схемы предложено применять различные оптические схемы, содержащие призмы. При этом можно изменять угол падения излучения на ГОЭ (а следовательно, и схему получения голограммного оптического элемента) для достижения того, чтобы нулевой порядок составлял больший угол с первым (рабочим) порядком. Это необходимо для удобства пользования прицелом в случае, когда глаз стрелка располагается близко от ГОЭ. Однако при изменении длины волны изменяется коэффициент преломления призмы, что приводит к некоторому изменению угла падения на ГОЭ. Поскольку закон изменения коэффициента преломления призмы при изменении длины волны не линеен, учесть его не представляется возможным.All elements of the sight are installed in separate mounts on a common basis. In addition, for the compactness of the scheme, it is proposed to use various optical schemes containing prisms. In this case, it is possible to change the angle of incidence of radiation at the GOE (and, consequently, the scheme for obtaining a hologram optical element) to achieve that the zeroth order makes up a larger angle with the first (working) order. This is necessary for the convenience of using the sight when the eye of the arrow is located close to the GOE. However, with a change in the wavelength, the refractive index of the prism changes, which leads to some change in the angle of incidence on the GOE. Since the law of variation of the refractive index of a prism with a change in wavelength is not linear, it is not possible to take it into account.
Этот прицел в настоящее время продается на коммерческом рынке как Bushnell (R) HOLOsight (R).This scope is currently sold on the commercial market as Bushnell (R) HOLOsight (R).
Недостатком данной схемы является то, что все компоненты расположены на одной прямой, вследствие чего существенно увеличивается продольный габарит прицела и его невозможно использовать на пистолете, а большое количество юстировок усложняет конструкцию и процесс настройки всего прицела.The disadvantage of this scheme is that all components are located on one straight line, as a result of which the longitudinal dimension of the sight increases significantly and cannot be used on the gun, and a large number of adjustments complicates the design and the process of setting up the entire sight.
Схема прицела, представленная в патенте Российской Федерации [2], отличается от схемы, рассмотренной в [1], тем, что после источника излучения установлена фокусирующая линза и микродиафрагма. Микродиафрагма обеспечивает высокое разрешение изображения прицельной метки при использовании источника излучения с большими угловыми размерами светящегося тела. Линза для снижения потерь фокусирует излучение на точечной диафрагме. При размерах тела излучения существующих лазерных диодов, которые применяются в системах подобного типа, нет необходимости в таком усложнении конструкции, а качество восстанавливаемого без микродиафрагмы изображения прицельного знака позволяет отчетливо наблюдать как сам прицельный знак, так и цель на фоне местности.The sight scheme presented in the patent of the Russian Federation [2] differs from the scheme considered in [1] in that a focusing lens and a micro-diaphragm are installed after the radiation source. The micro-diaphragm provides a high resolution image of the aiming mark when using a radiation source with large angular dimensions of the luminous body. A lens to reduce losses focuses the radiation on a point aperture. With the dimensions of the radiation body of existing laser diodes, which are used in systems of a similar type, there is no need for such a complication of the design, and the quality of the aiming mark image restored without a micro-diaphragm allows you to clearly observe both the aiming mark itself and the target against the background of the terrain.
Основной недостаток - сложность конструкции, большие габариты и вес прицела.The main disadvantage is the complexity of the design, large dimensions and weight of the sight.
Другая оптическая система голографического прицела раскрыта в патенте США [3] и состоит из последовательно установленных вдоль оптической оси лазерного диода, выпуклой линзы, выполняющей роль коллимирующего оптического элемента, призмы, голограммы и голограммной отражающей дифракционной решетки.Another optical system for a holographic sight is disclosed in US patent [3] and consists of a sequentially mounted along the optical axis of the laser diode, a convex lens acting as a collimating optical element, a prism, a hologram and a hologram reflective diffraction grating.
Этому прицелу также присущи следующие недостатки:This sight also has the following disadvantages:
1. Значительные габариты и масса оптической системы восстановления с голограммного оптического элемента мнимого изображения прицельного знака;1. Significant dimensions and mass of the optical recovery system from the hologram optical element of the imaginary image of the sighting mark;
2. Относительно низкая высота, но слишком большая горизонтальная длина;2. Relatively low height, but too large horizontal length;
3. Наличие только единственного изображения прицельного знака, восстановленного с голограммного оптического элемента, и невозможность его смещения вдоль линии прицеливания;3. The presence of only a single image of the sighting mark, restored from the hologram optical element, and the impossibility of its displacement along the line of sight;
4. Изготовление коллимирующего зеркала в виде одной оптической детали из стекла с двумя сферическими поверхностями не позволяет минимизировать сферическую аберрацию для обеспечения требуемой расходимости лазерного излучения при освещении ГОЭ. Это приводит к дополнительным аберрациям голограммы и увеличению параллакса прицельного знака при ее восстановлении.4. The manufacture of a collimating mirror in the form of a single optical part made of glass with two spherical surfaces does not allow minimizing spherical aberration to ensure the required divergence of laser radiation when illuminating the GOE. This leads to additional hologram aberrations and an increase in the parallax of the reticle when it is restored.
Наиболее близким из аналогов к предлагаемому голографическому коллиматорному прицелу является прицел, описанный в патенте США [4] и принятый в качестве прототипа.The closest of the analogues to the proposed holographic collimator sight is the sight described in US patent [4] and adopted as a prototype.
В этом патенте оптическая система голографического прицела включает в себя последовательно установленные по ходу оптического луча лазерный диод, поворотное плоское зеркало, коллимирующий отражатель, выполненный в виде внеосевого сферического или асферического зеркала, голограммную отражающую дифракционную решетку и голограммный оптический элемент.In this patent, the optical system of the holographic sight includes a laser diode sequentially installed along the optical beam, a rotary flat mirror, a collimating reflector made in the form of an off-axis spherical or aspherical mirror, a hologram reflective diffraction grating and a hologram optical element.
Луч, испускаемый лазерным диодом, коллимируется внеосевым сферическим зеркалом, а дифракционная решетка используется, чтобы фильтровать лазерный луч.The beam emitted by the laser diode is collimated by an off-axis spherical mirror, and the diffraction grating is used to filter the laser beam.
При этом внеосевое сферическое зеркало выполнено в виде оптической детали с двумя сферическими поверхностями с различными радиусами кривизны, причем на передней сферической поверхности нанесено просветляющее покрытие, а на заднюю сферическую поверхность нанесено отражающее покрытие.In this case, an off-axis spherical mirror is made in the form of an optical part with two spherical surfaces with different radii of curvature, with an antireflection coating applied to the front spherical surface and a reflective coating applied to the rear spherical surface.
Голограммная отражающая дифракционная решетка предназначена для компенсации изменения длины волны излучения лазерного диода, вызванного изменением температуры прицела и окружающей его среды.The hologram reflective diffraction grating is designed to compensate for changes in the wavelength of the laser diode radiation caused by changes in the temperature of the sight and its environment.
ГОЭ предназначен для формирования прицельного знака в бесконечности путем восстановления соответствующей волны света при его освещении коллимированным лазерным излучением. В свою очередь ГОЭ устанавливается между двумя плоскими оптическими стеклами, служащими для защиты ГОЭ от пыли, царапин и др. воздействий.GOE is designed to form an aiming mark at infinity by restoring the corresponding wave of light when it is illuminated by collimated laser radiation. In turn, the GOE is installed between two flat optical glasses, which serve to protect the GOE from dust, scratches and other influences.
Этот прицел - относительно успешный проект фирмы EOTECH INC [US] и достиг практического применения на коммерческом рынке.This sight is a relatively successful project of EOTECH INC [US] and has achieved practical application in the commercial market.
Недостатками указанного голографического коллиматорного прицела являются, в частности:The disadvantages of this holographic collimator sight are, in particular:
1) предложенная в данном патенте оптическая система прицела, приведенная без указания доверительных интервалов расположения входящих в нее оптических элементов, не позволяет обеспечить практическую реализацию последней и получить требуемые результаты процесса прицеливания для разных размеров голографического коллиматорного прицела, используемого для разного вида оружия. Авторы в патенте привели известную классическую схему голографического прицела и не защитили конструкцию имеющую отношение к конкретным прицелам;1) the optical sight system proposed in this patent, given without indicating confidence intervals for the location of the optical elements included in it, does not allow for the practical implementation of the latter and to obtain the desired results of the aiming process for different sizes of the holographic collimator sight used for different types of weapons. The authors in the patent cited the well-known classical scheme of a holographic sight and did not protect the design related to specific sights;
2) усложненная форма выполнения внешнего корпуса прицела с плоскими поверхностями снижает технологичность его изготовления и стойкость к внешним ударам при эксплуатации и затрудняет его сопряжение с другими приборами, имеющими цилиндрическую форму, такими как увеличительные насадками, приборы ночного видения и другими;2) the complicated form of the outer sight housing with flat surfaces reduces the manufacturability of its manufacture and resistance to external shocks during operation and makes it difficult to pair with other devices having a cylindrical shape, such as magnifying nozzles, night vision devices and others;
3) конструкция требует дополнительных решений по защите входного и выходного окна от загрязнений при эксплуатации, исключения демаскирования при отражении света от переднего окна;3) the design requires additional solutions for protecting the input and output windows from pollution during operation, eliminating unmasking when light is reflected from the front window;
4) не предусмотрена защита от демаскирования при перемещении в затемненную область после использования при ярком освещении.4) there is no protection against unmasking when moving to a darkened area after use in bright light.
Предложенное техническое решение в изобретении обеспечивает практическую реализацию схемы голографического коллиматорного прицела.The proposed technical solution in the invention provides a practical implementation of the scheme of a holographic collimator sight.
Техническим результатом заявляемого устройства голографического коллиматорного прицела являются:The technical result of the claimed device holographic collimator sight are:
- определение доверительных интервалов оптической системы голографического коллиматорного прицела, при соблюдении которых подобная система с разной эффективностью может иметь решение;- determination of confidence intervals of the optical system of a holographic collimator sight, at which a similar system with different efficiency can have a solution;
- определение оптимального соотношения исполнительных размеров оптической системы прицела для разных типоразмеров;- determination of the optimal ratio of the executive dimensions of the optical system of the sight for different sizes;
- выбор оптимальной компоновки оптических элементов в цилиндрическом корпусе голографического коллиматорного прицела;- selection of the optimal arrangement of optical elements in a cylindrical body of a holographic collimator sight;
- применение сферического отражающего зеркала, у которого радиусы отражающей (задней) поверхности и пропускающей (передней) поверхности имеют разные размеры для устранения аббераций;- the use of a spherical reflective mirror, in which the radii of the reflecting (rear) surface and the transmitting (front) surface have different sizes to eliminate aberrations;
- применение диафрагм разного типа и формы для ограничения светового потока от светодиода и формирования нужного по форме «пятна» освещения голографического элемента, что позволяет применять стандартные (серийно выпускаемые) светодиоды и разные параметры выходных окон;- the use of diaphragms of various types and shapes to limit the luminous flux from the LED and to form the desired “spot” shape of the illumination of the holographic element, which allows the use of standard (commercially available) LEDs and different parameters of the output windows;
- использование цилиндрического внешнего корпуса с целью повышения стойкости к внешнему удару, в том числе за счет устранения плоских поверхностей, внешний вид цилиндрического по форме прицела более удобен в сочетании с совместной работой увеличительных насадок и приборов ночного видения, имеющих также цилиндрическую форму.- the use of a cylindrical outer case in order to increase resistance to external impact, including by eliminating flat surfaces, the appearance of a cylindrical in the shape of a sight is more convenient in combination with the joint work of magnifying nozzles and night vision devices, which also have a cylindrical shape.
- возможность изменения размеров прицела за счет установления доверительных интервалов соотношения размеров элементов оптической системы, что, кроме того, делает прибор более технологичным для производства.- the ability to change the size of the sight by establishing confidence intervals of the ratio of the sizes of the elements of the optical system, which, in addition, makes the device more technologically advanced for production.
Дополнительно:Additionally:
- прибор оснащен датчиком освещенности, включаемым по необходимости, для исключения демаскировки от излишнего внутреннего свечения при переходе в затемненное место после работы на ярком солнце;- the device is equipped with a light sensor, switched on as necessary, to prevent unmasking from excessive internal glow when moving to a dark place after working in bright sun;
- имеет дополнительный пульт управления сбоку для случаев применения увеличительной насадки или прибора ночного видения, ставящихся перед прицелом и закрывающими пульт, расположенный под окном прицеливания (передней линзой);- has an additional control panel on the side for cases of using a magnifying nozzle or night vision device, which are placed in front of the scope and close the panel located under the aiming window (front lens);
- предусмотрено место для крепления защитных устройств (крышек) на самом корпусе прибора, а не на дополнительном при сохранении размеров входного и выходного окон- a place is provided for mounting protective devices (covers) on the device body itself, and not on an additional one, while maintaining the dimensions of the input and output windows
- предусмотрена возможность осевого перемещения диода для упрощения юстировки- it is possible axial movement of the diode to simplify alignment
Технический результат достигается тем, что: в голографическом коллиматорном прицеле, включающем смонтированную в корпусе прицела оптику в виде последовательно установленных по ходу оптического луча лазерного диода, поворотного плоского зеркала, коллимирующего отражателя, состоящего из двух сферических поверхностей, голографической отражающей дифракционной решетки и голограммного оптического элемента, формирующего мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания:The technical result is achieved by the fact that: in a holographic collimator sight, including optics mounted in the sight housing in the form of a laser diode sequentially installed along the optical beam, a rotary flat mirror, a collimating reflector, consisting of two spherical surfaces, a holographic reflective diffraction grating and a hologram optical element forming an imaginary image of the sighting mark in the aiming space:
- оптимальное соотношение исполнительных размеров оптической системы прицела обеспечено выбором доверительных интервалов расположения входящих в нее оптических элементов, которые соответствуют следующим параметрам (в зависимости от размеров и компоновки прицела):- the optimal ratio of the executive dimensions of the optical system of the sight is ensured by the choice of confidence intervals for the location of the optical elements included in it, which correspond to the following parameters (depending on the size and layout of the sight):
r1/r2=0,5÷5;r1 / r2 = 0.5 ÷ 5;
где: r1 и r2 - соответственно радиусы кривизны передней и задней поверхностей коллимирующего отражателя.where: r1 and r2 are the radii of curvature of the front and rear surfaces of the collimating reflector, respectively.
Предел дифракционной решетки m=1÷3;The diffraction grating limit is m = 1 ÷ 3;
Количество штрихов/мм N=600÷2400;Number of strokes / mm N = 600 ÷ 2400;
A=5÷30 мм;A = 5 ÷ 30 mm;
B=20÷250 мм;B = 20 ÷ 250 mm;
A+B=30÷280 мм;A + B = 30 ÷ 280 mm;
B/A=0,6÷50;B / A = 0.6 ÷ 50;
C=15÷240 мм;C = 15 ÷ 240 mm;
B>C;B> C;
(A+B)/C=1,1÷2;(A + B) / C = 1.1 ÷ 2;
D - зависит от положения выходного окна и угла отражения лучей от решетки и при этом D=5÷200 мм,D - depends on the position of the output window and the angle of reflection of the rays from the grating and in this case D = 5 ÷ 200 mm,
где: A, B, C, D - расстояния по оптической оси соответственно между оптическими элементами: лазерный диод - плоское зеркало, плоское зеркало - коллимирующий отражатель, коллимирующий отражатель - голографическая отражающая дифракционная решетка, голографическая отражающая дифракционная решетка - голограммный оптический элемент;where: A, B, C, D are the distances along the optical axis respectively between the optical elements: a laser diode is a flat mirror, a flat mirror is a collimating reflector, a collimating reflector is a holographic reflecting diffraction grating, a holographic reflecting diffraction grating is a hologram optical element;
- на пути лазерного луча после лазерного диода установлена диафрагма (различной формы), ограничивающая часть пучка от лазерного диода и формирующая необходимую форму пятна освещения марки в зависимости от типоразмера прицела;- a diaphragm (of various shapes) is installed in the path of the laser beam after the laser diode, which limits the part of the beam from the laser diode and forms the necessary shape of the brand lighting spot, depending on the size of the sight;
- верхняя часть корпуса прицела выполнена цилиндрической формы, соосной с осью коллимационного зеркала;- the upper part of the sight housing is made of a cylindrical shape, coaxial with the axis of the collimation mirror;
- предусмотрена возможность осевого перемещения диода для упрощения юстировки.- the possibility of axial movement of the diode to simplify alignment.
При исследовании отличительных признаков описываемого голографического коллиматорного прицела от прототипа не выявлено каких-либо аналогичных технических решений, касающихся предложенных вариантов последнего.In the study of the distinguishing features of the described holographic collimator sight from the prototype, no similar technical solutions were found regarding the proposed options for the latter.
Таким образом, заявленное техническое решение соответствует условию "НОВИЗНА".Thus, the claimed technical solution meets the condition of "NEW".
Сравнение заявленного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники (1÷4) показывает, что заявленное решение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем; что в нем не выявлены признаки, отличающие данное техническое решение от прототипа, и не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.A comparison of the claimed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in the given field of technology (1 ÷ 4) shows that the claimed solution does not follow for the specialist explicitly from the prior art determined by the applicant; that it does not reveal signs that distinguish this technical solution from the prototype, and does not reveal the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result.
Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию "Изобретательский уровень".Therefore, the claimed technical solution meets the condition of "Inventive step".
Сущность заявленного голографического коллиматорного прицела поясняется иллюстрациями, где:The essence of the claimed holographic collimator sight is illustrated by illustrations, where:
- на Фиг.1 показана оптическая схема голографического коллиматорного прицела, выполненная в виде последовательно установленных по ходу оптического луча лазерного диода, встроенной на пути лазерного луча после лазерного диода диафрагмы, отрезающей часть пучка от лазерного диода, поворотного плоского зеркала, коллимирующего отражателя, голографической отражающей дифракционной решетки и голограммного оптического элемента (прицельной марки), формирующего мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания;- figure 1 shows an optical diagram of a holographic collimator sight, made in the form of a laser diode sequentially installed along the optical beam, built in the path of the laser beam after the laser diode diaphragm, cutting off part of the beam from the laser diode, a rotary flat mirror, a collimating reflector, a holographic reflective a diffraction grating and a hologram optical element (reticle) forming an imaginary image of the reticle in the aiming space;
- на Фиг.2. представлен вариант компоновки в корпусе элементов оптической системы прицела;- in figure 2. the layout option in the case of the elements of the optical system of the sight is presented;
- на Фиг.3 представлен вид спереди прицела (в разрезе) с компоновкой оптических элементов в корпусе прицела,- figure 3 presents a front view of the sight (in section) with the layout of the optical elements in the body of the sight,
- на Фиг.4 - вид прицела сзади;- figure 4 is a rear view of the sight;
- на Фиг.5. представлена боковая проекция корпуса прицела - (вид слева);- in Fig.5. presents a side projection of the sight housing - (left view);
- на Фиг.6 представлен боковая проекция корпуса прицела - (вид справа).- Fig.6 shows a side projection of the sight housing - (right view).
Конструкция предлагаемого голографического коллиматорного прицела представляет собой смонтированную в корпусе 1 прицела оптическую систему в виде последовательно установленных по ходу оптического луча лазерного диода 2, установленной на пути лазерного луча после лазерного диода 2 формирующей поток света от лазерного диода 2 диафрагмы 3, поворотного плоского зеркала 4, коллимационного зеркала - отражателя 5, голографической отражающей дифракционной решетки 6, программного оптического элемента (голографической прицельной марки) 7, формирующего мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания, и установленной в окне прицеливания 8 передней линзы (на чертежах не показана).The design of the proposed holographic collimator sight is an optical system mounted in the
Для юстировки и выверки оси визирования предлагаемый прицел подобно прототипу снабжен механизмом 9 настроечного поворота и перемещения отражающей дифракционной решетки 6.For alignment and alignment of the axis of sight, the proposed sight, like the prototype, is equipped with a
В предлагаемой конструкции предусмотрена возможность осевого перемещения лазерного диода 2 при монтаже для упрощения юстировки.The proposed design provides the possibility of axial movement of the
Прицел также может быть оснащен дополнительно датчиком освещенности 10, включаемым по необходимости, для исключения демаскировки от излишнего внутреннего свечения при переходе в затемненное место после работы на ярком солнце и имеет дополнительный пульт 11 управления сбоку (см. Фиг.4.) для случаев применения увеличительной насадки или прибора ночного видения, ставящихся перед прицелом и закрывающими пульт, расположенный под окном прицеливания (передней линзой);The sight can also be equipped with an additional
Компоновка оптических элементов прицела в его корпусе 1 представляет собой следующее: расположение голограммного оптического элемента - голографической прицельной марки 7, коллимационного зеркала - отражателя 5 и размещенной в окне прицеливания 8 передней линзы - в верхней части корпуса, что позволяет эту часть корпуса прицела выполнить цилиндрической формы соосной с осью прицеливания, что, в свою очередь, облегчает сопряжение прицела с устанавливаемой перед прицелом, например, увеличительной насадкой в случае ее использования.The arrangement of the optical elements of the sight in its
Кроме того, в цилиндрической части корпуса 1 прицела имеют место наружные 12 и внутренние 13 цилиндрические проточки под дополнительные устройства (сменные фильтры, антибликовые насадки и др.).In addition, in the cylindrical part of the
Вариант выполнения предлагаемого голографического коллиматорного прицела:An embodiment of the proposed holographic collimator sight:
- коллимирующий отражатель - коллимационное зеркало 5 в виде внеосевого сферического зеркала выполнен в виде оптической детали с двумя сферическими поверхностями с различными радиусами кривизны r1 и r2, причем на передней сферической поверхности нанесено просветляющее покрытие (на соответствующую длину волны лазерного излучения), а на заднюю сферическую поверхность нанесено отражающее покрытие. Радиусы кривизны r1, r2 и показатель преломления оптической детали коллимационного зеркала рассчитаны на минимум сферической аберрации, что позволяет формировать коллимированный пучок лазерного излучения от лазерного диода 2 (например, полупроводникового лазерного диода с длиной волны λ2 красного цвета или с длинной волны зеленого цвета) с минимальной расходимостью;- a collimating reflector - a
- важным элементом оптической системы прицела, определяющим форму проецируемого пучка на выходное окно, является форма диафрагмы 3, например использование эллиптической или прямоугольной диафрагмы, что позволяет получить соответственно эллиптический или прямоугольный пучок излучения.- an important element of the optical system of the sight, which determines the shape of the projected beam on the output window, is the shape of the diaphragm 3, for example, the use of an elliptical or rectangular diaphragm, which allows you to get an elliptical or rectangular beam of radiation, respectively.
Оптическая схема (Фиг.1.) позволяет обеспечить вне зависимости от формы диафрагмы качественное распознание прицельного знака, отсутствие параллакса и аберрации;The optical scheme (Figure 1.) allows you to ensure, regardless of the shape of the diaphragm, high-quality recognition of the sighting mark, the absence of parallax and aberration;
Работает оптическая система прицела следующим образом.The optical system of the sight operates as follows.
Излучение от источника 2, пройдя через диафрагму 3, встроенную для засветки выходного окна параллельным пучком излучения от источника 2, попадает на плоское поворотное зеркало 4, проходя расстояние A. Далее, отразившись от плоского зеркала 4 на сферическое зеркало 5 (расстояние B), уже параллельный пучок лучей попадает на дифракционную решетку 6 (расстояние C). В качестве отражающей поверхности сферического зеркала 5 используется вторая поверхность с радиусом r1 (радиус первой поверхности r2, выбирается так, чтобы обеспечить наилучшую параллельность за счет корректировки аберраций системы). Дифракционная решетка 6 вместо обычного плоского зеркала используется для обеспечения компактности системы, а также для компенсации термических расширений. В свою очередь она отражает лучи в выходное окно (расстояние D). На выходное окно прицела нанесен голографический оптический элемент - прицельная марка 7, которая будет наблюдаться даже при смещении глаза с оси визирования или его наклоне относительно данной оси.The radiation from
В качестве источника излучения используется стандартный диод 2. Тип и размер диафрагмы 3 выбирается пропорционально пучку излучения в зависимости от других параметров системы. Например, диафрагма может быть круглой, эллиптической, прямоугольной и т.д.A
Условиями работы прицела являются параметры элементов оптической системы, взятые из условия:The conditions of the sight are the parameters of the elements of the optical system, taken from the conditions:
- r1/r2=0,5÷5;- r1 / r2 = 0.5 ÷ 5;
где: r1 и r2 - соответственно радиусы кривизны передней и задней поверхностей коллимирующего отражателя 5;where: r1 and r2 are respectively the radii of curvature of the front and rear surfaces of the
- предел отражающей дифракционной решетки 6 m=1÷3;- the limit of the reflecting diffraction grating 6 m = 1 ÷ 3;
- количество штрихов отражающей дифракционной решетки 6 на мм N=600÷2400;- the number of strokes of the reflecting
причем расстояния между оптическими элементами составляют соответственно:and the distances between the optical elements are respectively:
A=5÷30 мм; B=20÷250 мм;A = 5 ÷ 30 mm; B = 20 ÷ 250 mm;
A+B=30÷280 мм; B/A=0,6÷50 мм;A + B = 30 ÷ 280 mm; B / A = 0.6 ÷ 50 mm;
C=15÷240 мм;C = 15 ÷ 240 mm;
B>C;B> C;
(A+B)/C=1,1÷2;(A + B) / C = 1.1 ÷ 2;
D - зависит от положения выходного окна и угла отражения лучей от решетки и при этом D=5÷200 мм,D - depends on the position of the output window and the angle of reflection of the rays from the grating and in this case D = 5 ÷ 200 mm,
где: A, B, C, D - расстояния по оптической оси соответственно между оптическими элементами: лазерный диод 2 - плоское зеркало 4, плоское зеркало 4 - коллимирующий отражатель 5, коллимирующий отражатель 5 - голографическая отражающая дифракционная решетка 6, голографическая отражающая дифракционная решетка 6 - голограммный оптический элемент 7.where: A, B, C, D are the distances along the optical axis respectively between the optical elements: a
Работает предлагаемый голографический коллиматорный прицел следующим образомThe proposed holographic collimator scope works as follows
В процессе прицеливания пучок света от источника света (лазерного полупроводникового диода 2) с длиной волны λ2 красного цвета через установленную в плоскости изображения источника света диафрагму 3 падает на отражающее поворотное зеркало 4, направляющее пучок на выполняющее роль коллимирующего объектива коллимационное зеркало - отражатель 5, в роли которого выступает, как было упомянуто выше, внеосевое сферическое зеркало, выполненное в виде оптической детали с двумя сферическими поверхностями с различными радиусами кривизны r1 и r2, причем на передней сферической поверхности нанесено просветляющее покрытие (на соответствующую длину волны лазерного излучения), а на заднюю сферическую поверхность нанесено отражающее покрытие. Отраженный от задней поверхности сферического зеркала 5 отколлимированный пучок далее направляется на голографическую отражающую дифракционную решетку 6, а также формирует мнимое изображение прицельного знака в пространстве прицеливания голографического оптического элемента (голографической прицельной марки) 7 и обеспечивает компенсацию углового смещения наблюдаемого изображения прицельного знака из-за температурного, например, ухода длины волны источника (лазерного диода 2), дифрагирует на периодической структуре отражающей дифракционной решетки 6 и в качестве восстанавливающего пучка попадает на голограммный оптический элемент 7, дифрагирует на структуре голографического оптического элемента 7 и, попадая в глаз стрелка, формирует в пространстве прицеливания видимое мнимое изображение прицельного знака.In the process of aiming, a light beam from a light source (laser semiconductor diode 2) with a wavelength λ 2 of red color through a diaphragm 3 installed in the image plane of the light source falls onto a reflective rotary mirror 4, directing the beam to a collimating mirror -
Настройка оси визирования производится посредством настроечных перемещений отражающей дифракционной решетки 6 в вертикальной и горизонтальной плоскостях от механизма 9.The axis of sight is adjusted by adjusting movements of the reflecting
Прицел может быть оснащен датчиком освещенности 10, включаемым по необходимости, для исключения демаскировки от излишнего внутреннего свечения при переходе в затемненное место после работы на ярком солнце;The sight can be equipped with a
Кроме того, прицел может иметь дополнительный пульт 11 управления сбоку для случаев применения увеличительной насадки или прибора ночного видения, ставящихся перед прицелом и закрывающими пульт, расположенный под окном прицеливания (передней линзой);In addition, the sight may have an additional
Предложенная конструкция корпуса обладает большей жесткостью и стойкостью к удару в сочетание с легким корпусом, в своей верхней части имеет (см. Фиг.3-6) цилиндрическую форму с наружными и внутренними цилиндрическими проточками и с размещением оптических элементов следующим образом: расположение голографического оптического элемента - голографической прицельной марки 7, коллимационного зеркала - отражателя 5 и размещенной в окне прицеливания 8 передней линзы в верхней части корпуса.The proposed housing design has greater rigidity and resistance to impact in combination with a lightweight housing, in its upper part (see Fig. 3-6) has a cylindrical shape with external and internal cylindrical grooves and with the placement of optical elements as follows: the location of the holographic optical element - a
Наличие наружных и внутренних цилиндрических проточек 12 и 13 в цилиндрическом корпусе прицела, а также сочетание выполнения корпуса цилиндрической формы с предложенной компоновкой оптических элементов позволило при сохранении функций голографического коллиматорного прицела обеспечить ему дополнительные качества, такие как:The presence of external and internal
- возможность простого решения снабдить его защитными от пыли и ударов при эксплуатации крышками;- the possibility of a simple solution to provide it with protective covers against dust and shock during operation;
- возможность использования дополнительных фильтров и антибликовых насадок;- the possibility of using additional filters and anti-reflective nozzles;
- возможность установки дополнительных (сменных) голографических оптических элементов - голографических прицельных марок.- the ability to install additional (replaceable) holographic optical elements - holographic reticle.
Практическую реализацию схемы предложенного голографического коллиматорного прицела обеспечивает определение доверительных интервалов оптической схемы голографического коллиматорного прицела, при соблюдении которых подобная схема с разной эффективностью может иметь решение для различных типоразмеров прицелов, а именно, параметры элементов оптической схемы взяты из условия:The practical implementation of the scheme of the proposed holographic collimator sight is provided by the determination of the confidence intervals of the optical scheme of the holographic collimator sight, under which a similar scheme with different efficiencies can have a solution for different sizes of sights, namely, the parameters of the elements of the optical scheme are taken from the condition:
- r1/r2=0,5÷5,- r1 / r2 = 0.5 ÷ 5,
где: r1 и r2 - соответственно радиусы кривизны передней и задней поверхностей коллимирующего отражателя 5;where: r1 and r2 are respectively the radii of curvature of the front and rear surfaces of the
- предел отражающей дифракционной решетки 6 m=1÷3;- the limit of the reflecting diffraction grating 6 m = 1 ÷ 3;
- количество штрихов отражающей дифракционной решетки на мм N=600÷2400;- the number of strokes of the reflecting diffraction grating per mm N = 600 ÷ 2400;
причем расстояния между оптическими элементами составляют соответственно:and the distances between the optical elements are respectively:
- A=5÷30 мм;- A = 5 ÷ 30 mm;
- B=20÷250 мм;- B = 20 ÷ 250 mm;
- A+B=30÷280 мм;- A + B = 30 ÷ 280 mm;
- B/A=0,6÷50 мм;- B / A = 0.6 ÷ 50 mm;
- C=15÷240 мм;- C = 15 ÷ 240 mm;
- B>C;- B> C;
- (A+B)|C=1,1-2- (A + B) | C = 1.1-2
- D - зависит от положения выходного окна и угла отражения лучей от решетки - D=5÷200 мм.- D - depends on the position of the output window and the angle of reflection of the rays from the grating - D = 5 ÷ 200 mm.
а также определение оптимального соотношения исполнительных размеров оптической схемы прицела.as well as determining the optimal ratio of the executive dimensions of the optical circuit of the sight.
Опытный образец голографического коллиматорного прицела изготовлен на базе заявленного изобретения, испытан в ЗАО "ИнтерОПТИК" на и продемонстрировал указанные выше преимущества.A prototype of a holographic collimator sight was made on the basis of the claimed invention, tested at ZAO InterOPTIK and demonstrated the above advantages.
Таким образом, заявленное техническое решение соответствует условию "промышленная применимость".Thus, the claimed technical solution meets the condition of "industrial applicability".
Источники информацииInformation sources
1. Anthony М. Tai, Northville; Juris Upatnieks; Eric J. Sieczka, both of Ann Arbor, all of Mich. Compact holographic sight, Patent USA №5483362 of Jan. 09, 1996.1. Anthony M. Tai, Northville; Juris Upatnieks; Eric J. Sieczka, both of Ann Arbor, all of Mich. Compact holographic sight, Patent USA No. 5483362 of Jan. 09, 1996.
2. Патент Российской Федерации №2210713 от 20.08.2003 г., "Прицел голографический").2. Patent of the Russian Federation No. 2210713 dated 08/20/2003, "Holographic sight").
3. Патент США №2006/0164704 от 27.07.2006 г. "Компактный голографический прицел и метод его изготовления"3. US patent No. 2006/0164704 from 07.27.2006, "Compact holographic sight and method of its manufacture"
4. Патент США №6,490,060 от 03.12.2002 г. на "Голографический коллиматорный прицел".4. US Patent No. 6,490,060 dated December 3, 2002 for "Holographic Collimator Sight".
Claims (3)
- r1/r2=0,5÷5,
где: r1 и r2 - соответственно радиусы кривизны передней и задней поверхностей коллимирующего отражателя;
- предел отражающей дифракционной решетки m=1÷3;
- количество штрихов отражающей дифракционной решетки на мм N=600÷2400;
причем расстояния между оптическими элементами составляют соответственно:
A=5÷30 мм;
B=20÷250 мм;
A+B=30÷280 мм;
B/A=0,6÷50;
C=15÷240 мм;
B>C;
(A+B)/C=1,1÷2;
D=5÷200 мм,
где: A, B, C, D - расстояния по оптической оси соответственно между оптическими элементами: лазерный диод - плоское зеркало, плоское зеркало - коллимирующий отражатель, коллимирующий отражатель - голографическая отражающая дифракционная решетка, голографическая отражающая дифракционная решетка - голограммный оптический элемент.1. A holographic collimator sight, which includes an optical system mounted in the sight housing in the form of a laser diode sequentially installed along the optical beam, a rotary flat mirror, a collimating reflector in the form of an off-axis spherical mirror made with two spherical surfaces with different curvature radii r1 and r2, a hologram reflecting diffraction grating and a hologram optical element, characterized in that a diaphragm is installed in the path of the laser beam after the laser diode mA, and parameters of the optical elements of the system are taken from the condition:
- r1 / r2 = 0.5 ÷ 5,
where: r1 and r2 are the radii of curvature of the front and rear surfaces of the collimating reflector, respectively;
- the limit of the reflecting diffraction grating m = 1 ÷ 3;
- the number of strokes of the reflecting diffraction grating per mm N = 600 ÷ 2400;
and the distances between the optical elements are respectively:
A = 5 ÷ 30 mm;
B = 20 ÷ 250 mm;
A + B = 30 ÷ 280 mm;
B / A = 0.6 ÷ 50;
C = 15 ÷ 240 mm;
B>C;
(A + B) / C = 1.1 ÷ 2;
D = 5 ÷ 200 mm
where: A, B, C, D are the distances along the optical axis, respectively, between the optical elements: a laser diode is a flat mirror, a flat mirror is a collimating reflector, a collimating reflector is a holographic reflective diffraction grating, a holographic reflective diffraction grating is a hologram optical element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013140374/12A RU2560355C2 (en) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Holographic collimating sight |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013140374/12A RU2560355C2 (en) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Holographic collimating sight |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013140374A RU2013140374A (en) | 2015-03-10 |
| RU2560355C2 true RU2560355C2 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53279641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013140374/12A RU2560355C2 (en) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Holographic collimating sight |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2560355C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2647516C2 (en) * | 2015-11-06 | 2018-03-16 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ С.И. ВАВИЛОВА" (АО "ГОИ им. С.И. Вавилова) | Holographic collimator sight with synthesized pupil |
| RU2728413C1 (en) * | 2019-12-20 | 2020-07-29 | Акционерное общество "Оптико-механическое конструкторское бюро "АСТРОН" | Holographic collimating sight with off-axis hologram of leith |
| US11262163B2 (en) | 2018-07-06 | 2022-03-01 | Ziel Optics, Inc. | Holographic weapon sight with parabolic reflector |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3633988A (en) * | 1970-07-10 | 1972-01-11 | Us Navy | Helmet-mounted holographic aiming sight |
| RU2034321C1 (en) * | 1992-06-26 | 1995-04-30 | Виктор Камильевич Салахутдинов | Holographic sight |
| US5483362A (en) * | 1994-05-17 | 1996-01-09 | Environmental Research Institute Of Michigan | Compact holographic sight |
| RU2122698C1 (en) * | 1997-09-25 | 1998-11-27 | Владимир Викторович Кожохин | Collimating sight |
-
2013
- 2013-09-02 RU RU2013140374/12A patent/RU2560355C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3633988A (en) * | 1970-07-10 | 1972-01-11 | Us Navy | Helmet-mounted holographic aiming sight |
| RU2034321C1 (en) * | 1992-06-26 | 1995-04-30 | Виктор Камильевич Салахутдинов | Holographic sight |
| US5483362A (en) * | 1994-05-17 | 1996-01-09 | Environmental Research Institute Of Michigan | Compact holographic sight |
| RU2122698C1 (en) * | 1997-09-25 | 1998-11-27 | Владимир Викторович Кожохин | Collimating sight |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2647516C2 (en) * | 2015-11-06 | 2018-03-16 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ С.И. ВАВИЛОВА" (АО "ГОИ им. С.И. Вавилова) | Holographic collimator sight with synthesized pupil |
| US11262163B2 (en) | 2018-07-06 | 2022-03-01 | Ziel Optics, Inc. | Holographic weapon sight with parabolic reflector |
| RU2728413C1 (en) * | 2019-12-20 | 2020-07-29 | Акционерное общество "Оптико-механическое конструкторское бюро "АСТРОН" | Holographic collimating sight with off-axis hologram of leith |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013140374A (en) | 2015-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100210309B1 (en) | Night vision weapon sight | |
| US6487809B1 (en) | Optical sight system with wide range of shooting distances | |
| KR100906159B1 (en) | The dot-sight device with large caliber | |
| US8166698B2 (en) | Reflex sight for weapon | |
| US20230176388A1 (en) | On-axis holographic sight | |
| US5901452A (en) | Gunsight | |
| KR100667472B1 (en) | A dot sighting device | |
| KR101345028B1 (en) | Display type optical sight device | |
| US20200333534A1 (en) | Optical targeting device | |
| WO1980002069A1 (en) | Sighting instruments,in particular for fire arms | |
| RU2560355C2 (en) | Holographic collimating sight | |
| US10684096B2 (en) | Reflex sight with environmental seal on pivoting element | |
| US7386953B2 (en) | Sighting device with multifunction illuminated reticle structure | |
| CN217383990U (en) | Sighting telescope and laser ranging module thereof | |
| KR101440057B1 (en) | Separable dot sight for day and night sight system | |
| EP3485221B1 (en) | Telescopic sight | |
| JPWO2019030912A1 (en) | Dot site | |
| KR20170049892A (en) | Projection lens system for dot sight | |
| GB1579796A (en) | Collimator gun sight | |
| US20080186484A1 (en) | Optical sight having an unpowered reticle illumination source | |
| RU67699U1 (en) | HOLOGRAPHIC COLLIMATOR SIGHT WITH COMPENSATION TO CHANGE ANGULAR POSITION OF THE SIGHT SIGN | |
| KR102449588B1 (en) | Telescopic sight having two sighting points | |
| JP3237005U (en) | Dot sight | |
| RU9942U1 (en) | SIGHTING COMPLEX | |
| RU2327942C2 (en) | Holographic collimating sight |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150903 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170209 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170216 |