eng
Выпуск #1/2015
А.Медведев, А.Гринкевич, С.Князева
Развитие принципов построения однозрачковых систем со встроенным лазерным дальномером
Развитие принципов построения однозрачковых систем со встроенным лазерным дальномером
Просмотры: 5635
В статье описан принцип построения оптических систем со встроенным лазерным дальномером. В основе – использование специфических свойств диаграммы направленности полупроводникового лазерного излучателя и диаграммы чувствительности приемника излучения. Для обсуждения предложены варианты оптических схем прицельно-наблюдательных систем с оптическим и электронным визирными трактами, совмещенными с излучающим и приемным каналами полупроводникового лазерного дальномера.
Теги: directional diagram electronic sighting channel optical sighting channel radiation detector rangefinder semiconductor-based laser emitter sensitivity diagram дальномер диаграмма направленности диаграмма чувствительности оптический визирный тракт полупроводниковый лазерный излучатель приемник излучения электронный визирный тракт
В
виду возникновения необходимости оснащения прицельно-наблюдательных приборов дополнительными системами измерения дальности начал развиваться класс полупроводниковых лазерных дальномеров. Благодаря своей компактности эти полупроводниковые приборы являются самыми распространенными элементами в дальномерах подобного назначения. Дальнейшая эволюция полупроводниковых лазерных дальномеров пошла по пути изменения оптической системы приборов. В момент своего рождения прибор базировался на двухканальной оптической системе, в которой передающий и приемный каналы представляли собой отдельные тракты. Затем, идя по пути оптимизации технических и массогабаритных характеристик, конструкторы создали лазерный дальномер с однозрачковой системой – с одним общим выходным (входным) окном для передающего и приемного каналов.
В стандартной конструкции дальномера оптическая схема содержит два рабочих канала – передающий и приемный. Это решение в виде двухканальной системы реализовано и в полупроводниковом лазерном дальномере ДЛ-1 [1], который состоит из излучающего и приемного каналов с отдельными объективами, оптические оси которых расположены параллельно друг другу. Существующие методы облегчения прибора и минимизации его размеров при таком конструктивном исполнении известны [2]. Их суть заключается в том, что на этапе проектирования сужают размеры входных зрачков объективов (при минимально возможных ограничениях апертурных углов излучателя и приемника) и уменьшают расстояние между оптическими осями каналов излучателя и приемника. Но из-за использования в каналах излучателя и приемника двух разных объективов габариты системы по одной из координат увеличиваются. К тому же разнесение оптических осей и отдельно выполненных зрачков каналов излучения и приема сигналов измерения дальности порождает дополнительный источник ошибки – параллакс.
Очевидным способом исправления этих недостатков является полное устранение смещения передающего и приемного каналов дальномера относительно друг друга, т. е. создание системы, в которой оба канала функционируют через один входной зрачок.
Стандартным решением при конструировании однозрачковой системы с общим входным окном для обоих каналов является схема со светоделительной пластиной или призмой-кубом. Однако в таком случае излучению приходится дважды проходить сквозь светоделительное устройство. Как результат – суммарные энергетические потери превышают 75% от величины падающего светового потока.
В рамках работ по созданию малогабаритных дальномерных систем для снижения энергетических потерь была предложена схема однозрачкового дальномера, основанная на поляризационных свойствах лазерного излучения. Линейная поляризация излучения полупроводникового лазера позволяет в оптической системе такого дальномера в качестве передающего и приемного каналов использовать один комбинированный канал. В его входной части, общей для обоих каналов, последовательно расположены афокальная насадка, за ней кварцевая четвертьволновая пластина и поляризационный сплиттер. Назначение сплиттера – развести излучение по двум каналам, каждый из которых содержит по одному собственному объективу оптики сопряжения, а в их фокусах размещены лазерный излучатель и приемник отраженного от объекта лазерного излучения.
Предложенный вариант конструкции дальномера полностью исключает энергетические потери в передающем канале. Однако в приемном канале возможно появление поляризационных потерь. Они возникают из-за рассеяния излучения на неоднородностях среды, через которую проходит излучение, а также от поляризационных эффектов при отражении от объектов, находящихся в пределах оптического тракта. Эти факторы определяют степень деполяризации излучения, которая вносит основной вклад в энергетические потери. В зависимости от характеристик среды распространения излучения деполяризация может либо полностью отсутствовать, либо, в самых неблагоприятных условиях, достигать значения 50%. Но это все-таки весомое преимущество против 4-кратной потери энергии при классическом построении однозрачкового дальномера по схеме с разделением каналов простым светоделителем.
Дальнейшие работы над малогабаритными полупроводниковыми дальномерами носимых прицельно-наблюдательных приборов были направлены на поиск варианта схемного решения дальномера, позволяющего полностью исключить энергетические потери не только в передающем, но и в приемном канале дальномера.
За основу была взята оптическая система приемно-передающего устройства [3], имеющего одно общее входное (выходное) окно. В состав схемы входил сферический обтекатель, плоское зеркало с осевым отверстием, ориентированное под углом к оптической оси, и оптически связанный с фотоприемным устройством объектив, расположенный после плоского зеркала, а также аттенюатор и твердотельный лазерный излучатель.
Анализ данного конструктивного решения показал что в схеме, где в качестве источника излучения применяется полупроводниковый лазер, аттенюатор для защиты фотоприемника от отраженного внутриприборного лазерного излучения высокой мощности не требуется. Именно наклонное одностороннее плоское зеркало с отверстием, установленное в канале полупроводникового лазерного излучателя, позволяет оптимизировать использование энергии излучения. Для того, чтобы это понять, надо принять во внимание тот факт, что пучок излучения полупроводникового лазерного диода, как правило, имеет различную форму диаграммы направленности в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Существующая расходимость лазерного пучка обусловлена физической структурой излучающей площадки, а именно – свойствами полоскового резонатора лазерного диода.
В результате расчетов была создана оптическая система дальномера (рис.1). Его оптическая схема содержит объектив 1–2, расположенное после объектива наклонное плоское зеркало 3 с осевым отверстием, а также полупроводниковый лазерный излучатель 4 и фотоприемник 5. При этом объектив выполнен в виде положительной линзы и положительного мениска и оптически связан с фотоприемником и полупроводниковым лазерным излучателем.
Такая оптическая система лазерного дальномера исключает возникновение ошибки параллакса при измерении дальности до объекта наблюдения через один общий входной зрачок оптической системы. Параметры оптической системы дальномера приведены в табл. 1, а конструктивные параметры прибора – в табл. 2.
Принцип действия оптической системы дальномера заключается в следующем. Основной объектив 1–2 является единым входным зрачком для двух каналов дальномера – излучающего и дальномерного. Центральная зона основного объектива служит выходным зрачком для излучающего канала, кольцевая внешняя зона основного объектива служит входным зрачком для приемного канала, при этом максимальный диаметр основного объектива выбирается из следующего соотношения:
,
где Dмах – максимальный диаметр входного зрачка объектива 1–2; Dизл. – диаметр центральной зоны входного зрачка для излучающего канала; Dпр.эфф. – эффективный диаметр, эквивалентный площади кольцевого зрачка для приемного канала, ограниченный диаметрами Dмах и Dизл..
Диаметр центральной зоны входного зрачка для излучающего канала (Dизл.) зависит от угловой расходимости пучка лазерного диода 4. Расходимость пучка наблюдается в плоскостях, перпендикулярной и параллельной длинной стороне излучающей площадки (рис.2). Она определяется из следующего соотношения:
2 · f΄об · tan (θ⊥/2) ≥ Dизл ≥ f΄об · tan (θ∥/2),
где f΄об – фокусное расстояние основного объектива 1–2; θ⊥ – угловая расходимость излучения лазерного диода 4 в плоскости, перпендикулярной длинной стороне излучающей площадки; θ∥ – угловая расходимость излучения лазерного диода 4 в плоскости, параллельной длинной стороне излучающей площадки.
После объектива установлено плоское зеркало 3 с осевым отверстием, расположенное под углом к оптической оси. Зеркало разветвляет пучок лучей на две части – излучающую и приемную. Излучающая часть формируется лучами, прошедшими через осевое отверстие плоского зеркала 3 и через центральную зону основного объектива 1–2, при этом диаметр отверстия в зеркале выбирается из соотношения:
Dотв ≥ Dизл · tизл/f΄об,
где Dотв – диаметр осевого отверстия в плоском зеркале 3; tизл – воздушный промежуток между плоским зеркалом 3 и лазерным излучателем 4.
Полупроводниковый лазерный излучатель установлен в фокальной плоскости центральной зоны объектива с соответствующей ориентацией угловой расходимости. Из-за существующего наклона зеркала отверстие в нем приобретает вид эллипса в направлении распространения лазерного пучка. По большой оси эллипса, размер которой равен Dотв, ориентируется максимальная диаграмма направленности лазерного диода разворотом его корпуса. Минимальный угол излучения лазерного диода соответственно будет проходить по малой оси эллипса. Таким образом, уменьшение просветного отверстия при наклоне зеркала компенсируется соответственным уменьшением θ∥ – угловой расходимости излучения лазерного диода в плоскости, параллельной длинной стороне излучающей площадки (соответственно диаграмме направленности примененного полупроводникового лазерного излучателя). Используемые углы (θ⊥ и θ∥) для рассматриваемого варианта исполнения (Dизл = 30 мм, f΄об = 100,75 мм) составляют ~ 18° из 25° и 12° из 12° соответственно при диаметре отверстия в зеркале Dотв = 6,8 мм и расстоянии до него от полупроводникового лазерного излучателя tизл = 21,05 мм.
Однако надо учесть, что полный световой диаметр основного объектива составляет 44,5 мм. Избыточная площадь входного зрачка, ограниченная диаметрами Dизл = 30 мм (центральной зоны входного зрачка для излучающего канала) и Dмах = 44,5 мм, является входным зрачком приемного канала. В нем принятое излучение отражается от зеркальной плоскости разделительного зеркала и формирует апертурный угол от 18° до 25°, в пределах которого излучение попадает на фотоприемное устройство. Чувствительность по апертуре применяемого фотоприемника (рис.3), указанная в паспортных данных, в выбранном диапазоне близка к 100%.
Таким образом, дальномер принимает отраженное от объекта излучение, которое формируется лучами, прошедшими через кольцевую зону основного объектива и лучами, отраженными от плоского зеркала, установленного под углом к оптической оси. При этом лучи от центральной зоны объектива не попадают на фотоприемник, установленный в фокальной плоскости объектива. В соответствии с диаграммой направленности фотоприемника это не снижает эффективность приема отраженного сигнала. Апертурная чувствительность фотоприемника значительно превышает максимальную угловую расходимость излучения лазерного диода в плоскости, перпендикулярной длинной стороне излучающей площадки (θ⊥).
Разница в апертурных углах полупроводникового лазерного излучателя и фотоприемника позволяет использовать для каждого из них соответствующие зоны входного зрачка единого основного объектива. Разделение каналов наклонным зеркалом с осевым отверстием происходит тогда, когда это зеркало расположено на соответствующем расчетном расстоянии от объектива. Такая схема исключает апертурные энергетические потери при измерении дальности до цели.
Данный принцип построения оптического тракта малогабаритного полупроводникового дальномера позволяет говорить об удобстве его применения при компоновке оптических прицельно-наблюдательных приборов носимого класса.
В качестве примера на рис.4 представлена оптическая схема малогабаритного однозрачкового прицела со встроенным полупроводниковым лазерным дальномером с электронным визирным трактом. Технические характеристики дальномеров с оптическим визирным трактом и электронным визирным трактом приведены в табл. 3. Видно, что массогабаритные характеристики конструкций приборов, реализующих эти схемы, практически одинаковы (или отличаются весьма незначительно). Однако прицел с электронным визирным трактом в рассмотренном варианте исполнения более компактный, хотя в общем случае его размеры могут варьироваться (это зависит от габаритов используемых приемника излучения и визуализатора изображения – микродисплея). Габаритные размеры системы с оптическим визирным трактом превышают габариты системы с электронным визирным трактом, но остаются весьма привлекательными для приборов носимого класса.
Маркетинговые исследования показывают, что приборы с оптическими визирными трактами наиболее востребованы потребителями прицельно-наблюдательных систем. Поэтому, несмотря на относительную сложность сборки оптической системы оптического визирного тракта в сравнении с электронным, работы над созданием таких дальномеров идут весьма активно. Сложность сборки вызвана необходимостью отведения визирного канала от дальномерных каналов с одновременным обеспечением заданных характеристик прицела (поля зрения, увеличения, разрешения, удаления выходного зрачка). Чтобы исключить увеличение габаритов прибора в качестве формирователя прицельных сеток и шкал в оптическом визирном тракте как вариант предложено использовать не механическую сетку с громоздкими механизмами выверок, а просветные жидкокристаллические экраны, современные модели которых имеют вполне приемлемые характеристики в части коэффициента пропускания, размера формирующих элементов и полезного информационного поля. Кроме того, в настоящее время ведутся активные совместные работы по совершенствованию жидкокристаллических (ЖК) экранов.
В случае использования просветных ЖК-экранов в качестве формирователей прицельных и информационных знаков в поле зрения прицелов с оптическим визирным трактом, функциональная схема построения прицела становится в достаточной степени близкой к функциональной схеме прицела с электронным визирным трактом. На рис.5 и 6 приведены соответствующие блок-схемы прицелов.
Заключение
Предложен принцип построения дальномерных систем с совмещенными передающим и приемным каналами. Он основан на совместном использовании специфических свойств диаграмм направленности излучателей (лазерных диодов) и диаграмм чувствительности приемников излучения. Результат получен в ходе цикла работ по созданию компактных многофункциональных приборов как носимого класса, так и сложных многоканальных систем специального назначения.
Литература
Волков В. Носимые и переносные лазерные приборы для спецтехники.– Спецтехника и связь, 2011, № 6, с. 2–11.
Медведев А., Гринкевич А., Князева С. Практика конструктора оптико-электронной техники и техники ночного видения.– ОАО "Ростовский оптико-механический завод", 2013, с.278.
Патент 2484506 C1RU / Приемно-передающее оптическое устройство. В.А.Балоев, В. П. Иванов, Б. П. Муравьев, В. С. Яцык. .
виду возникновения необходимости оснащения прицельно-наблюдательных приборов дополнительными системами измерения дальности начал развиваться класс полупроводниковых лазерных дальномеров. Благодаря своей компактности эти полупроводниковые приборы являются самыми распространенными элементами в дальномерах подобного назначения. Дальнейшая эволюция полупроводниковых лазерных дальномеров пошла по пути изменения оптической системы приборов. В момент своего рождения прибор базировался на двухканальной оптической системе, в которой передающий и приемный каналы представляли собой отдельные тракты. Затем, идя по пути оптимизации технических и массогабаритных характеристик, конструкторы создали лазерный дальномер с однозрачковой системой – с одним общим выходным (входным) окном для передающего и приемного каналов.
В стандартной конструкции дальномера оптическая схема содержит два рабочих канала – передающий и приемный. Это решение в виде двухканальной системы реализовано и в полупроводниковом лазерном дальномере ДЛ-1 [1], который состоит из излучающего и приемного каналов с отдельными объективами, оптические оси которых расположены параллельно друг другу. Существующие методы облегчения прибора и минимизации его размеров при таком конструктивном исполнении известны [2]. Их суть заключается в том, что на этапе проектирования сужают размеры входных зрачков объективов (при минимально возможных ограничениях апертурных углов излучателя и приемника) и уменьшают расстояние между оптическими осями каналов излучателя и приемника. Но из-за использования в каналах излучателя и приемника двух разных объективов габариты системы по одной из координат увеличиваются. К тому же разнесение оптических осей и отдельно выполненных зрачков каналов излучения и приема сигналов измерения дальности порождает дополнительный источник ошибки – параллакс.
Очевидным способом исправления этих недостатков является полное устранение смещения передающего и приемного каналов дальномера относительно друг друга, т. е. создание системы, в которой оба канала функционируют через один входной зрачок.
Стандартным решением при конструировании однозрачковой системы с общим входным окном для обоих каналов является схема со светоделительной пластиной или призмой-кубом. Однако в таком случае излучению приходится дважды проходить сквозь светоделительное устройство. Как результат – суммарные энергетические потери превышают 75% от величины падающего светового потока.
В рамках работ по созданию малогабаритных дальномерных систем для снижения энергетических потерь была предложена схема однозрачкового дальномера, основанная на поляризационных свойствах лазерного излучения. Линейная поляризация излучения полупроводникового лазера позволяет в оптической системе такого дальномера в качестве передающего и приемного каналов использовать один комбинированный канал. В его входной части, общей для обоих каналов, последовательно расположены афокальная насадка, за ней кварцевая четвертьволновая пластина и поляризационный сплиттер. Назначение сплиттера – развести излучение по двум каналам, каждый из которых содержит по одному собственному объективу оптики сопряжения, а в их фокусах размещены лазерный излучатель и приемник отраженного от объекта лазерного излучения.
Предложенный вариант конструкции дальномера полностью исключает энергетические потери в передающем канале. Однако в приемном канале возможно появление поляризационных потерь. Они возникают из-за рассеяния излучения на неоднородностях среды, через которую проходит излучение, а также от поляризационных эффектов при отражении от объектов, находящихся в пределах оптического тракта. Эти факторы определяют степень деполяризации излучения, которая вносит основной вклад в энергетические потери. В зависимости от характеристик среды распространения излучения деполяризация может либо полностью отсутствовать, либо, в самых неблагоприятных условиях, достигать значения 50%. Но это все-таки весомое преимущество против 4-кратной потери энергии при классическом построении однозрачкового дальномера по схеме с разделением каналов простым светоделителем.
Дальнейшие работы над малогабаритными полупроводниковыми дальномерами носимых прицельно-наблюдательных приборов были направлены на поиск варианта схемного решения дальномера, позволяющего полностью исключить энергетические потери не только в передающем, но и в приемном канале дальномера.
За основу была взята оптическая система приемно-передающего устройства [3], имеющего одно общее входное (выходное) окно. В состав схемы входил сферический обтекатель, плоское зеркало с осевым отверстием, ориентированное под углом к оптической оси, и оптически связанный с фотоприемным устройством объектив, расположенный после плоского зеркала, а также аттенюатор и твердотельный лазерный излучатель.
Анализ данного конструктивного решения показал что в схеме, где в качестве источника излучения применяется полупроводниковый лазер, аттенюатор для защиты фотоприемника от отраженного внутриприборного лазерного излучения высокой мощности не требуется. Именно наклонное одностороннее плоское зеркало с отверстием, установленное в канале полупроводникового лазерного излучателя, позволяет оптимизировать использование энергии излучения. Для того, чтобы это понять, надо принять во внимание тот факт, что пучок излучения полупроводникового лазерного диода, как правило, имеет различную форму диаграммы направленности в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Существующая расходимость лазерного пучка обусловлена физической структурой излучающей площадки, а именно – свойствами полоскового резонатора лазерного диода.
В результате расчетов была создана оптическая система дальномера (рис.1). Его оптическая схема содержит объектив 1–2, расположенное после объектива наклонное плоское зеркало 3 с осевым отверстием, а также полупроводниковый лазерный излучатель 4 и фотоприемник 5. При этом объектив выполнен в виде положительной линзы и положительного мениска и оптически связан с фотоприемником и полупроводниковым лазерным излучателем.
Такая оптическая система лазерного дальномера исключает возникновение ошибки параллакса при измерении дальности до объекта наблюдения через один общий входной зрачок оптической системы. Параметры оптической системы дальномера приведены в табл. 1, а конструктивные параметры прибора – в табл. 2.
Принцип действия оптической системы дальномера заключается в следующем. Основной объектив 1–2 является единым входным зрачком для двух каналов дальномера – излучающего и дальномерного. Центральная зона основного объектива служит выходным зрачком для излучающего канала, кольцевая внешняя зона основного объектива служит входным зрачком для приемного канала, при этом максимальный диаметр основного объектива выбирается из следующего соотношения:
,
где Dмах – максимальный диаметр входного зрачка объектива 1–2; Dизл. – диаметр центральной зоны входного зрачка для излучающего канала; Dпр.эфф. – эффективный диаметр, эквивалентный площади кольцевого зрачка для приемного канала, ограниченный диаметрами Dмах и Dизл..
Диаметр центральной зоны входного зрачка для излучающего канала (Dизл.) зависит от угловой расходимости пучка лазерного диода 4. Расходимость пучка наблюдается в плоскостях, перпендикулярной и параллельной длинной стороне излучающей площадки (рис.2). Она определяется из следующего соотношения:
2 · f΄об · tan (θ⊥/2) ≥ Dизл ≥ f΄об · tan (θ∥/2),
где f΄об – фокусное расстояние основного объектива 1–2; θ⊥ – угловая расходимость излучения лазерного диода 4 в плоскости, перпендикулярной длинной стороне излучающей площадки; θ∥ – угловая расходимость излучения лазерного диода 4 в плоскости, параллельной длинной стороне излучающей площадки.
После объектива установлено плоское зеркало 3 с осевым отверстием, расположенное под углом к оптической оси. Зеркало разветвляет пучок лучей на две части – излучающую и приемную. Излучающая часть формируется лучами, прошедшими через осевое отверстие плоского зеркала 3 и через центральную зону основного объектива 1–2, при этом диаметр отверстия в зеркале выбирается из соотношения:
Dотв ≥ Dизл · tизл/f΄об,
где Dотв – диаметр осевого отверстия в плоском зеркале 3; tизл – воздушный промежуток между плоским зеркалом 3 и лазерным излучателем 4.
Полупроводниковый лазерный излучатель установлен в фокальной плоскости центральной зоны объектива с соответствующей ориентацией угловой расходимости. Из-за существующего наклона зеркала отверстие в нем приобретает вид эллипса в направлении распространения лазерного пучка. По большой оси эллипса, размер которой равен Dотв, ориентируется максимальная диаграмма направленности лазерного диода разворотом его корпуса. Минимальный угол излучения лазерного диода соответственно будет проходить по малой оси эллипса. Таким образом, уменьшение просветного отверстия при наклоне зеркала компенсируется соответственным уменьшением θ∥ – угловой расходимости излучения лазерного диода в плоскости, параллельной длинной стороне излучающей площадки (соответственно диаграмме направленности примененного полупроводникового лазерного излучателя). Используемые углы (θ⊥ и θ∥) для рассматриваемого варианта исполнения (Dизл = 30 мм, f΄об = 100,75 мм) составляют ~ 18° из 25° и 12° из 12° соответственно при диаметре отверстия в зеркале Dотв = 6,8 мм и расстоянии до него от полупроводникового лазерного излучателя tизл = 21,05 мм.
Однако надо учесть, что полный световой диаметр основного объектива составляет 44,5 мм. Избыточная площадь входного зрачка, ограниченная диаметрами Dизл = 30 мм (центральной зоны входного зрачка для излучающего канала) и Dмах = 44,5 мм, является входным зрачком приемного канала. В нем принятое излучение отражается от зеркальной плоскости разделительного зеркала и формирует апертурный угол от 18° до 25°, в пределах которого излучение попадает на фотоприемное устройство. Чувствительность по апертуре применяемого фотоприемника (рис.3), указанная в паспортных данных, в выбранном диапазоне близка к 100%.
Таким образом, дальномер принимает отраженное от объекта излучение, которое формируется лучами, прошедшими через кольцевую зону основного объектива и лучами, отраженными от плоского зеркала, установленного под углом к оптической оси. При этом лучи от центральной зоны объектива не попадают на фотоприемник, установленный в фокальной плоскости объектива. В соответствии с диаграммой направленности фотоприемника это не снижает эффективность приема отраженного сигнала. Апертурная чувствительность фотоприемника значительно превышает максимальную угловую расходимость излучения лазерного диода в плоскости, перпендикулярной длинной стороне излучающей площадки (θ⊥).
Разница в апертурных углах полупроводникового лазерного излучателя и фотоприемника позволяет использовать для каждого из них соответствующие зоны входного зрачка единого основного объектива. Разделение каналов наклонным зеркалом с осевым отверстием происходит тогда, когда это зеркало расположено на соответствующем расчетном расстоянии от объектива. Такая схема исключает апертурные энергетические потери при измерении дальности до цели.
Данный принцип построения оптического тракта малогабаритного полупроводникового дальномера позволяет говорить об удобстве его применения при компоновке оптических прицельно-наблюдательных приборов носимого класса.
В качестве примера на рис.4 представлена оптическая схема малогабаритного однозрачкового прицела со встроенным полупроводниковым лазерным дальномером с электронным визирным трактом. Технические характеристики дальномеров с оптическим визирным трактом и электронным визирным трактом приведены в табл. 3. Видно, что массогабаритные характеристики конструкций приборов, реализующих эти схемы, практически одинаковы (или отличаются весьма незначительно). Однако прицел с электронным визирным трактом в рассмотренном варианте исполнения более компактный, хотя в общем случае его размеры могут варьироваться (это зависит от габаритов используемых приемника излучения и визуализатора изображения – микродисплея). Габаритные размеры системы с оптическим визирным трактом превышают габариты системы с электронным визирным трактом, но остаются весьма привлекательными для приборов носимого класса.
Маркетинговые исследования показывают, что приборы с оптическими визирными трактами наиболее востребованы потребителями прицельно-наблюдательных систем. Поэтому, несмотря на относительную сложность сборки оптической системы оптического визирного тракта в сравнении с электронным, работы над созданием таких дальномеров идут весьма активно. Сложность сборки вызвана необходимостью отведения визирного канала от дальномерных каналов с одновременным обеспечением заданных характеристик прицела (поля зрения, увеличения, разрешения, удаления выходного зрачка). Чтобы исключить увеличение габаритов прибора в качестве формирователя прицельных сеток и шкал в оптическом визирном тракте как вариант предложено использовать не механическую сетку с громоздкими механизмами выверок, а просветные жидкокристаллические экраны, современные модели которых имеют вполне приемлемые характеристики в части коэффициента пропускания, размера формирующих элементов и полезного информационного поля. Кроме того, в настоящее время ведутся активные совместные работы по совершенствованию жидкокристаллических (ЖК) экранов.
В случае использования просветных ЖК-экранов в качестве формирователей прицельных и информационных знаков в поле зрения прицелов с оптическим визирным трактом, функциональная схема построения прицела становится в достаточной степени близкой к функциональной схеме прицела с электронным визирным трактом. На рис.5 и 6 приведены соответствующие блок-схемы прицелов.
Заключение
Предложен принцип построения дальномерных систем с совмещенными передающим и приемным каналами. Он основан на совместном использовании специфических свойств диаграмм направленности излучателей (лазерных диодов) и диаграмм чувствительности приемников излучения. Результат получен в ходе цикла работ по созданию компактных многофункциональных приборов как носимого класса, так и сложных многоканальных систем специального назначения.
Литература
Волков В. Носимые и переносные лазерные приборы для спецтехники.– Спецтехника и связь, 2011, № 6, с. 2–11.
Медведев А., Гринкевич А., Князева С. Практика конструктора оптико-электронной техники и техники ночного видения.– ОАО "Ростовский оптико-механический завод", 2013, с.278.
Патент 2484506 C1RU / Приемно-передающее оптическое устройство. В.А.Балоев, В. П. Иванов, Б. П. Муравьев, В. С. Яцык. .
Отзывы читателей
