RU2608963C1 - Optical unit for target detection - Google Patents

Optical unit for target detection Download PDF

Info

Publication number
RU2608963C1
RU2608963C1 RU2015145941A RU2015145941A RU2608963C1 RU 2608963 C1 RU2608963 C1 RU 2608963C1 RU 2015145941 A RU2015145941 A RU 2015145941A RU 2015145941 A RU2015145941 A RU 2015145941A RU 2608963 C1 RU2608963 C1 RU 2608963C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
target
optical unit
collimating lens
optical radiation
Prior art date
Application number
RU2015145941A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Юрьевич Балашов
Сергей Станиславович Дунькович
Оксана Геннадьевна Ульянченко
Михаил Робертович Фомин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2015145941A priority Critical patent/RU2608963C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2608963C1 publication Critical patent/RU2608963C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42CAMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C13/00Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation
    • F42C13/02Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation operated by intensity of light or similar radiation

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.
SUBSTANCE: invention relates to weapons and can be used in proximity fuses of various ammunition. Optical unit for detecting a target has series-arranged along the radiation: a source of optical radiation, a beam splitter made in the form of two unalignable flat reflecting mirrors, a collimating lens, a focusing lens, a light filter and photodetectors. Collimating lens is placed at the optical radiation output from the optical radiation unit for protection against ambient environment effects.
EFFECT: invention allows reducing overall dimensions, simplifying the design and increasing the reliability.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях различных боеприпасов.The invention relates to the field of armaments and can be used in non-contact fuses of various ammunition.

Известен оптический дистанционный взрыватель (патент ФРГ №2949521, приоритет от 21.10.1982, МПК F42C 13/02), состоящий из источника оптического излучения, коллимирующей и фокусирующей линз, и фотоприемника. Фотоприемник установлен таким образом, что ось диаграммы направленности источника оптического излучения пересекает ось диаграммы чувствительности фотоприемника на определенном расстоянии от боеприпаса, в результате чего дистанционный взрыватель срабатывает только при наличии цели на заданном расстоянии. Излучение источника проходит через коллимирующую линзу, отражается от поверхности цели и, если она находится на заданном расстоянии от боеприпаса, отраженное излучение через фокусирующую линзу попадает на фотоприемник, который преобразует оптический сигнал в электрический для его дальнейшей обработки.Known optical remote fuse (German patent No. 2949521, priority from 10.21.1982, IPC F42C 13/02), consisting of an optical radiation source, collimating and focusing lenses, and a photodetector. The photodetector is installed in such a way that the axis of the radiation pattern of the optical radiation source intersects the axis of the sensitivity diagram of the photodetector at a certain distance from the munition, as a result of which the remote fuse only fires when there is a target at a given distance. The radiation from the source passes through the collimating lens, is reflected from the surface of the target and, if it is at a predetermined distance from the ammunition, the reflected radiation through the focusing lens is incident on the photodetector, which converts the optical signal into an electric signal for further processing.

Недостатком известного устройства является низкая вероятность обнаружения малогабаритных целей, недостаточная защищенность от оптических помех и невысокая точность задания дистанции обнаружения цели.A disadvantage of the known device is the low probability of detecting small targets, insufficient protection from optical interference and the low accuracy of setting the target detection distance.

Известен оптический блок для обнаружения цели (патент RU №2151372, приоритет от 26.06.1998. Оптический блок для обнаружения цели. Авторы Балашова П.Ю., Дуньковича С.С., Ивонина А.Н., Фомина М.Р., МПК7: F42C 13/02, опубл. 20.06.2000, бюл. №17), включающий источник оптического излучения, коллимирующую линзу, систему светоделения, размещенную за коллимирующей линзой, защитное стекло и фокусирующую линзу, светофильтр и фотоприемники.Known optical unit for target detection (patent RU No. 2151372, priority from 06/26/1998. Optical unit for target detection. Authors Balashova P.Yu., Dunkovich SS, Ivonin AN, Fomina MR, MPK7 : F42C 13/02, published on 06/20/2000, Bulletin No. 17), including an optical radiation source, a collimating lens, a beam-splitting system located behind the collimating lens, a protective glass and a focusing lens, a light filter and photodetectors.

Система светоделения выполнена в виде, по крайней мере, двух плоских отражающих зеркал, установленных с возможностью углового перемещения в пространстве (юстировки) независимо друг от друга. Излучение источника проходит через коллимирующую линзу, системой светоделения делится на два пучка, каждый из которых юстируемым зеркалом системы светоделения направляется таким образом, что ось его диаграммы направленности пересекает ось диаграммы чувствительности соответствующего фотоприемника на требуемом расстоянии. Далее оптическое излучение проходит через защитное стекло, отражается от поверхности цели и, если она находится на заданном расстоянии от боеприпаса, отраженное излучение через фокусирующую линзу и светофильтр попадает на фотоприемники, которые преобразуют оптический сигнал в электрический для его дальнейшей обработки.The beam splitting system is made in the form of at least two flat reflective mirrors mounted with the possibility of angular movement in space (alignment) independently of each other. The radiation of the source passes through a collimating lens, the beam splitting system is divided into two beams, each of which is directed by an adjustable mirror of the beam splitting system so that the axis of its radiation pattern intersects the axis of the sensitivity diagram of the corresponding photodetector at the required distance. Further, the optical radiation passes through the protective glass, is reflected from the target’s surface and, if it is at a predetermined distance from the ammunition, the reflected radiation is transmitted through the focusing lens and the filter to photodetectors, which convert the optical signal into an electric signal for further processing.

Данное устройство является наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому устройству.This device is the closest analogue in technical essence to the claimed device.

Недостатком известного устройства является его относительно большая длина, которая, в частности, определяется величиной фокусного расстояния коллимирующей линзы. Также недостатком является относительная сложность конструкции, обусловленная наличием в системе светоделения зеркал, требующих юстировки. Это не только увеличивает длину блока, но и усложняет его конструкцию и, соответственно, увеличивает трудоемкость изготовления и снижает надежность устройства.A disadvantage of the known device is its relatively large length, which, in particular, is determined by the focal length of the collimating lens. Another disadvantage is the relative complexity of the design, due to the presence in the beam splitting system of mirrors requiring adjustment. This not only increases the length of the block, but also complicates its design and, accordingly, increases the complexity of manufacturing and reduces the reliability of the device.

Задачей изобретения является создание компактного и надежного оптического блока для обнаружения цели.The objective of the invention is to provide a compact and reliable optical unit for detecting targets.

Технические результаты, на достижение которых направлено заявляемое изобретение, заключаются в уменьшении габаритных размеров, упрощении конструкции и повышении надежности устройства.The technical results to which the claimed invention is directed are to reduce overall dimensions, simplify the design and increase the reliability of the device.

Данные технические результаты достигаются тем, что в оптическом блоке для обнаружения цели, содержащем источник оптического излучения, коллимирующую линзу, светоделитель, выполненный в виде двух плоских отражающих зеркал, фокусирующую линзу, светофильтр и фотоприемники, новым является то, что светоделитель расположен между источником оптического излучения и коллимирующей линзой, при этом коллимирующая линза установлена на выходе оптического излучения из оптического блока для обнаружения цели.These technical results are achieved in that in an optical unit for detecting a target containing an optical radiation source, a collimating lens, a beam splitter made in the form of two flat reflecting mirrors, a focusing lens, a light filter and photodetectors, it is new that the beam splitter is located between the optical radiation source and a collimating lens, wherein the collimating lens is mounted at the output of the optical radiation from the optical unit to detect a target.

Установка светоделителя между коллимирующей линзой и источником оптического излучения позволяет их максимально сблизить и укоротить общую длину оптического блока для обнаружения цели. Кроме того, установка коллимирующей линзы на месте выхода оптического излучения из оптического блока для обнаружения цели позволяет использовать ее и в качестве защитного стекла. Также, при подобном расположении элементов оптического блока для обнаружения цели, изменение угла наклона пучка зондирующего излучения после коллимирующей линзы значительно меньше зависит от изменения угла наклона зеркала светоделителя, чем в наиболее близком аналоге, где на светоделитель падает уже коллимированный пучок, что позволяет выполнить зеркала светоделителя неюстируемыми. Все указанное в совокупности позволяет уменьшить габаритные размеры, упрощает конструкцию устройства и повышает надежность. При этом установка заданной дистанции обнаружения цели может обеспечиваться регулировкой чувствительности фотоприемников оптического блока.Installing a beam splitter between the collimating lens and the optical radiation source allows them to be brought closer together and shorten the total length of the optical unit to detect the target. In addition, the installation of a collimating lens at the place of exit of optical radiation from the optical unit to detect the target allows it to be used as a protective glass. Also, with a similar arrangement of the elements of the optical unit for detecting the target, the change in the angle of inclination of the probe beam after the collimating lens is much less dependent on the change in the angle of inclination of the beam splitter than in the closest analogue, where a collimated beam is incident on the beam splitter, which allows the beam splitter unadjustable. All of the above together reduces the overall dimensions, simplifies the design of the device and increases reliability. In this case, the setting of a predetermined target detection distance can be provided by adjusting the sensitivity of the photodetectors of the optical unit.

Оптическая схема оптического блока для обнаружения цели представлена на фиг. 1. На фиг. 2 представлен светоделитель (вид А), на фиг. 3 - оптическая схема приемного канала оптического блока для обнаружения цели (вид Б).The optical circuit of the optical unit for target detection is shown in FIG. 1. In FIG. 2 shows a beam splitter (view A), FIG. 3 is an optical diagram of a receiving channel of an optical unit for detecting a target (view B).

Оптический блок для обнаружения цели (фиг. 1) содержит последовательно установленные по ходу оптического излучения источник 1 оптического излучения, светоделитель 2, коллимирующую линзу 3, фокусирующую линзу 4, светофильтр 5 и фотоприемники 6.The optical unit for detecting the target (Fig. 1) contains sequentially installed along the optical radiation source 1 of optical radiation, a beam splitter 2, a collimating lens 3, a focusing lens 4, a light filter 5 and photodetectors 6.

Светоделитель 2 выполнен в виде двух неюстируемых плоских отражающих зеркал (фиг. 2).The beam splitter 2 is made in the form of two unadjustable flat reflective mirrors (Fig. 2).

Коллимирующая линза 3 установлена на выходе оптического излучения оптического блока для защиты от воздействия внешней окружающей среды (для исключения проникновения влаги и пыли внутрь устройства), т.е. выполняет функцию защитного стекла.A collimating lens 3 is mounted at the optical output of the optical unit to protect it from external environmental influences (to prevent moisture and dust from entering the device), i.e. acts as a protective glass.

Фокусирующая линза 4, светофильтр 5 и фотоприемники 6 образуют приемный канал оптического блока для обнаружения цели (фиг. 3).A focusing lens 4, a light filter 5, and photodetectors 6 form a receiving channel of an optical unit for detecting a target (Fig. 3).

В качестве источника оптического излучения 1 может быть использован полупроводниковый лазер КЭМ-1-4, имеющий длину волны излучения (0,85-0,91) мкм, мощность оптических импульсов (8-12) Вт, длительность оптических импульсов по уровню 0,5-(40-100) нс. В качестве фотоприемников могут быть использованы фотоприемные модули КЭМ-2В. Перед фотоприемниками установлен светофильтр с полосой пропускания ~(0,85-0,91) мкм.As a source of optical radiation 1 can be used a semiconductor laser KEM-1-4, having a wavelength of radiation (0.85-0.91) μm, the power of optical pulses (8-12) W, the duration of the optical pulses at the level of 0.5 - (40-100) ns. KEM-2V photodetector modules can be used as photodetectors. A light filter with a passband of ~ (0.85-0.91) microns is installed in front of the photodetectors.

Оптический блок для обнаружения цели работает следующим образом. Оптическое излучение источника 1 делится светоделителем 2 на два пучка, которые попадают на коллимирующую линзу 3, которая одновременно выполняет функцию защитного стекла. Коллимирующая линза 3 формирует два коллимированных пучка зондирующего излучения, каждый из которых направлен таким образом, что ось его диаграммы направленности пересекает ось диаграммы чувствительности, сформированной фокусирующей линзой 4 и соответствующим фотоприемником 6, на требуемом расстоянии. Каждому пучку соответствует свое зеркало светоделителя 2, свой фотоприемник 6 и, соответственно, своя диаграмма чувствительности.An optical unit for detecting a target operates as follows. The optical radiation of the source 1 is divided by a beam splitter 2 into two beams that fall on a collimating lens 3, which simultaneously serves as a protective glass. The collimating lens 3 forms two collimated beams of probe radiation, each of which is directed so that the axis of its radiation pattern intersects the axis of the sensitivity diagram formed by the focusing lens 4 and the corresponding photodetector 6 at the required distance. Each beam has its own mirror of beam splitter 2, its own photodetector 6 and, accordingly, its own sensitivity diagram.

При наличии цели на дистанции обнаружения оптическое излучение отражается от поверхности цели и через фокусирующую линзу 4 и светофильтр 5 попадает на соответствующий фотоприемник 6, который преобразует оптический сигнал в электрический для его дальнейшей обработки.If there is a target at the detection distance, the optical radiation is reflected from the target’s surface and, through the focusing lens 4 and the filter 5, reaches the corresponding photodetector 6, which converts the optical signal into an electric signal for further processing.

Оптический блок для обнаружения цели может быть выполнен многоканальным, то есть включать в себя несколько приемопередающих каналов, выполненных по оптической схеме, приведенной на фиг. 1.The optical unit for detecting the target can be multichannel, that is, include several transceiver channels made according to the optical scheme shown in FIG. one.

Количество приемопередающих каналов (зондирующих оптических пучков и, соответственно, фотоприемников) выбирается исходя из калибра боеприпаса, характерного размера предполагаемых целей и требуемой дальности действия блока оптического.The number of transceiver channels (probing optical beams and, accordingly, photodetectors) is selected based on the caliber of the ammunition, the characteristic size of the intended targets and the required range of the optical unit.

Зондирующие лазерные пучки выводятся наружу в направлении "вперед и вбок" относительно направления движения боеприпаса. Углы между осями диаграмм направленности зондирующих пучков (и, соответственно, приемных диаграмм чувствительности фотоприемников) устанавливаются исходя из количества этих диаграмм.The probe laser beams are output outward in the direction "forward and sideways" relative to the direction of movement of the ammunition. The angles between the axes of the radiation patterns of the probe beams (and, accordingly, the reception sensitivity diagrams of photodetectors) are set based on the number of these diagrams.

Авторами разработан и изготовлен макет оптического блока для обнаружения цели (в калибре 71 мм). Он содержит шесть приемопередающих каналов и, соответственно, формирует двенадцать диаграмм чувствительности. Дистанция обнаружения цели - 1,2 метра. Каждый приемопередающий канал макета реализует оптическую схему, приведенную на фиг. 1.The authors developed and manufactured a mock-up of an optical unit for target detection (in caliber 71 mm). It contains six transceiver channels and, accordingly, forms twelve sensitivity diagrams. Target detection distance - 1.2 meters. Each transceiver channel of the layout implements the optical circuit shown in FIG. one.

Исследования, проведенные с макетом, доказали его работоспособность и продемонстрировали возможность достижения заявленных технических результатов. Макет оптического блока для обнаружения цели обеспечивает идентификацию цели на расстоянии до 1,2 м с необходимой точностью. При этом длина макета оптического блока для обнаружения цели составила 51 мм, что на ~12% короче, чем длина наиболее близкого аналога, изготовленного в том же калибре (71 мм), с тем же количеством приемопередающих каналов (шесть) и настроенного на ту же дистанцию обнаружения цели (1,2 м).Studies conducted with the layout, proved its efficiency and demonstrated the ability to achieve the claimed technical results. The layout of the optical unit for target detection provides identification of the target at a distance of 1.2 m with the necessary accuracy. At the same time, the length of the layout of the optical unit for detecting the target was 51 mm, which is ~ 12% shorter than the length of the closest analogue manufactured in the same caliber (71 mm), with the same number of transceiver channels (six) and tuned to the same target detection distance (1.2 m).

Claims (1)

Оптический блок для обнаружения цели, содержащий источник оптического излучения, коллимирующую линзу, светоделитель, выполненный в виде двух плоских отражающих зеркал, фокусирующую линзу, светофильтр и фотоприемники, отличающийся тем, что светоделитель расположен по ходу оптического излучения между источником оптического излучения и коллимирующей линзой, при этом коллимирующая линза установлена на выходе оптического излучения из оптического блока для обнаружения цели.An optical unit for detecting a target, comprising a source of optical radiation, a collimating lens, a beam splitter made in the form of two flat reflecting mirrors, a focusing lens, a light filter and photodetectors, characterized in that the beam splitter is located along the optical radiation between the optical radiation source and the collimating lens, this collimating lens is installed at the output of the optical radiation from the optical unit to detect the target.
RU2015145941A 2015-10-26 2015-10-26 Optical unit for target detection RU2608963C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145941A RU2608963C1 (en) 2015-10-26 2015-10-26 Optical unit for target detection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145941A RU2608963C1 (en) 2015-10-26 2015-10-26 Optical unit for target detection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2608963C1 true RU2608963C1 (en) 2017-01-27

Family

ID=58456909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015145941A RU2608963C1 (en) 2015-10-26 2015-10-26 Optical unit for target detection

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2608963C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4532867A (en) * 1983-07-07 1985-08-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Dual field-of-view optical target detector
DE3935652C1 (en) * 1989-10-26 1996-01-18 Eltro Gmbh Proximity sensor for shell or missile fuse
RU2151372C1 (en) * 1998-06-26 2000-06-20 Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-исследовательский Институт Экспериментальной Физики Optical unit for target detection
RU2411598C2 (en) * 2008-11-18 2011-02-10 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Method and device for moving laser beam neck

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4532867A (en) * 1983-07-07 1985-08-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Dual field-of-view optical target detector
DE3935652C1 (en) * 1989-10-26 1996-01-18 Eltro Gmbh Proximity sensor for shell or missile fuse
RU2151372C1 (en) * 1998-06-26 2000-06-20 Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-исследовательский Институт Экспериментальной Физики Optical unit for target detection
RU2411598C2 (en) * 2008-11-18 2011-02-10 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Method and device for moving laser beam neck

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5517297A (en) Rangefinder with transmitter, receiver, and viewfinder on a single common optical axis
CN101506684B (en) Laser scanner
US8421003B2 (en) Optical transceiver built-in test (BIT)
US8400625B1 (en) Ground support equipment tester for laser and tracker systems
ES2234290T3 (en) BEAM DIVIDER WITH OPENED OPENING FOR LASER TRANSMITTER / RECEIVER OPTOMECHANICAL SYSTEM.
US4411521A (en) Optoelectric detection device especially for laser radiation
RU2335728C1 (en) Optical-electronic search and tracking system
RU2608963C1 (en) Optical unit for target detection
RU2496096C1 (en) Target contact-type laser transducer
IL256017A (en) Boresight alignment module
RU2151372C1 (en) Optical unit for target detection
TWM451527U (en) Phase type laser range finder counter system
RU2617459C1 (en) Multichannel optical-location system
RU2498208C1 (en) Optic unit of non-contact detonating fuse for ammunition
RU2442109C1 (en) Celestial angle measurement device
RU2700863C1 (en) Method of detecting small-size air targets
RU2310219C1 (en) Instrument for daytime and night observation and aiming
RU63520U1 (en) OPTICAL AND ELECTRONIC SEARCH AND MAINTENANCE SYSTEM OBJECTIVES
RU63054U1 (en) LASER RANGEFINDER
RU2363017C2 (en) Fiber-optic device to counteract laser range finders
RU2664788C1 (en) Optical-electronic target search and tracking system
RU2781592C1 (en) Non-contact ammunition target sensor
RU2511620C2 (en) Device of measurement of given distance between objects
RU2770951C1 (en) Method for optoelectronic guidance and remote detonation of a guided projectile and a combined system for its implementation
Solanki et al. Simulation and experimental studies on retro reflection for optical target detection