eng
Выпуск #2/2025
И. П. Шишкин, А. П. Шкадаревич
Интеллектуальный телескопический прицел
Интеллектуальный телескопический прицел
Просмотры: 2070
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2025.19.2.142.147
Рассмотрены два варианта конструкции телескопического прицела с переменным увеличением. Первый вариант 1–10×24 представляет собой прицел с 10‑кратным перепадом увеличений и широким углом поля зрения 23–24°. Второй вариант 1–4.5×20 – компактный и легкий прицел длиной 150 мм. Дополнительные насадки, устанавливаемые со стороны объектива и окуляра значительно расширяют функциональные возможности телескопического прицела и могут легко превратить его в «интеллектуальный».
Рассмотрены два варианта конструкции телескопического прицела с переменным увеличением. Первый вариант 1–10×24 представляет собой прицел с 10‑кратным перепадом увеличений и широким углом поля зрения 23–24°. Второй вариант 1–4.5×20 – компактный и легкий прицел длиной 150 мм. Дополнительные насадки, устанавливаемые со стороны объектива и окуляра значительно расширяют функциональные возможности телескопического прицела и могут легко превратить его в «интеллектуальный».
Теги: smart telescopic sight thermal attachment zoom прицел с переменным увеличением телескопическая насадка телескопический прицел
Интеллектуальный телескопический прицел
И. П. Шишкин, А. П. Шкадаревич
НТЦ «ЛЭМТ» БелОМО, Минск, Республика Беларусь
Рассмотрены два варианта конструкции телескопического прицела с переменным увеличением. Первый вариант 1–10×24 представляет собой прицел с 10‑кратным перепадом увеличений и широким углом поля зрения 23–24°. Второй вариант 1–4.5×20 – компактный и легкий прицел длиной 150 мм. Дополнительные насадки, устанавливаемые со стороны объектива и окуляра значительно расширяют функциональные возможности телескопического прицела и могут легко превратить его в «интеллектуальный».
Ключевые слова: телескопический прицел, прицел с переменным увеличением, телескопическая насадка.
Статья получена: 21.09.2024
Статья принята: 26.11.2024
Введение
Телескопические прицелы постоянно совершенствуются. Расширяется диапазон увеличений и поле зрения прицелов, они становятся более легкими и компактными. Появился новый класс «интеллектуальных» прицелов со встроенным дальномером и баллистическим калькулятором, с функцией автоматического ввода поправок и отображения информации о погодных условиях.
«Интеллектуальные» прицелы Сваровски dS 5–25x52P, Штайнер M7Xi IFS, DHF4–28×56 компании Дедал имеют встроенные баллистические калькуляторы и дальномеры. В прицелах с помощью программного обеспечения в режиме реального времени рассчитывается точка прицеливания, которая отображается в поле зрения. На дисплей выводится дальность до цели, температура воздуха и другая небходимая информация. При этом учитываются все факторы, влияющие на точность прицеливания: ветер, температура воздуха, местоположение.
Насадка, устанавливаемая со стороны объектива, позволяет вести наблюдение с помощью тепловизора в спектральном диапазоне 8–12 мкм. Окулярная насадка с цифровой камерой дает возможность передавать изображение на монитор компьютера и вести видеосъемку. Встроенный проекционный дисплей позволяет вводить в поле зрения прицела необходимую информацию (поправки на ветер, дальность до цели, температуру).
Конструкция
Оптическая схема широкоугольного прицела с 10‑кратным перепадом увеличений показана на рис. 1. На верхнем рисунке показан ход лучей в положении 1×, на нижнем рисунке – ход лучей в положении 10×.
Схема включает 3х-компонентный объектив, 4х-компонентную оборачивающую систему и окуляр с удаленным зрачком. В оборачивающей системе первая линза (коллектив) и четвертая линза (Барлоу) неподвижны, а две внутренние линзы движутся.
Оптическая схема компактного прицела 1–4.5×20 показана на рис. 2 и отличается от схемы 1–10×24. Выбор конструкции прицела обусловлен прежде всего стремлением максимально сократить длину прицела. Уменьшение угла поля зрения и диапазона увеличений позволило исключить линзу Барлоу и сохранить приемлемое удаление выходного зрачка. На верхнем рисунке показан ход лучей в положении 1×, на нижнем рисунке – ход лучей в положении 4.5×.
Рисунок сетки в обоих прицелах находится в первой фокальной плоскости и нанесен на плоской поверхности линзы коллектива. Такое положение рисунка сетки оптимально и с точки зрения минимального диаметра линзы коллектива.
Асферика
Кривизна изображения в широкоугольных прицелах особенно сильно проявляется при малых увеличениях. При увеличении 1 крат угол поля зрения в прицеле 1–10×24 составляет 23 градуса, а в прицеле 1–4.5×20 – 18 градусов. Качество изображения от центра к краю поля зрения заметно ухудшается.
Эффективным способом уменьшения кривизны изображения является применение асферической линзы. Асферический профиль целесообразно делать на линзе с меньшим диаметром, т. к. от этого зависит стоимость изготовления. В прицеле 1–10×24 оптимальным положением асферической поверхности является линза Барлоу, диаметр которой 15 мм. На рис. 3 показан график кривизны изображения прицела до применения асферической линзы (слева) и после применения асферики (справа).
Как можно видеть из рисунка, кривизна изображения на краю поля зрения в прицеле 1–10×24 без асферической линзы достигала ~5 дптр, а после применения асферической линзы стала ~0.5 дптр.
В прицеле 1–4.5×20 угловое поле зрения при 1× значительно меньше, чем в прицеле 1–10×24, и для исправления кривизны изображения используется асферическая линза окуляра. Результат применения асферики показан на рис. 4. Основные характеристики прицелов приведены в табл. 1.
Тепловизионная насадка
На рис. 5 показана конструкция тепловизионной насадки [4], которая позволяет вести наблюдение с помощью тепловизора в спектральном диапазоне 8–12 мкм и устанавливается перед объективом телескопического прицела. Конструкция насадки включает ИК-объектив, микроболометр, дисплей и окуляр. Одним из главных требований, предъявляемых к насадке, является eе вес. Фокусное расстояние ИК-объектива, формат матрицы микроболометра и дисплея определяются в зависимости от требуемых дальности, светосилы, увеличения, поля зрения, разрешения и габаритов прибора. При использовании современных технологий изготовления линз (асферика, дифракционные элементы) и особой комбинации материалов можно минимизировать количество линз в объективе [2, 3], а в окуляре, например, применить только одну асферическую линзу с киноформом. Основные параметры тепловизионной насадки приведены в табл. 2.
Окулярная насадка
Альтернативным решением для создания «интелектуальных» прицелов является применение внешней насадки [5], устанавливаемой с помощью адаптера на окуляр прицела. Конструкция такой окулярной насадки показана на рис. 6. Ключевой элемент насадки – светоделительная пластина (сплиттер). С ее помощью происходит разделение пучка света, выходящего из окуляра телескопического прицела: часть света попадает на цифровую камеру, другая – в глаз наблюдателя. В случае работы с дисплеем свет, отраженный от светоделительного слоя пластины, проецируется в выходной зрачок прибора. Конструкция насадки должна быть компактной и обеспечивать требуемое удаление выходного зрачка (не менее 60 мм).
Заключение
Применение асферических линз дает возможность значительно расширить поле зрения и диапазон увеличений в прицелах. А с помощью внешних насадок классический прицел становится «интеллектуальным» с широким набором дополнительных функций.
REFERENCES
RU Patent EA040505, 14.05.2022. Optical sight with variable magnification (Оптический прицел с переменным увеличением) / Shishkin I. P., Shkadarevich A. P.
Shishkin I. P., Shkadarevich A. P. Achromatized thermal imaging lenses. Photonics Russia. 2020; 14(4): 360–367.
Шишкин И. П., Шкадаревич А. П. Ахроматизированные объективы тепловизоров. Фотоника. 2020; 14(4): 360–367.
Shishkin I. P., Shkadarevich A. P. Thermally stabilized thermal imaging lenses. Photonics Russia. 2021; 15(2): 154–159.
Шишкин И. П., Шкадаревич А. П. Термостабилизированные тепловизионные объективы. Фотоника. 2021; 15(2): 154–159.
https://pulsarnv.com/collections/thermal-attachments
https://www.triggercam.com/product-page/triggercam-2-1
АВТОРЫ
Шишкин Игорь Петрович, к.т.н; e-mail: shipoflens@mail.ru; НТЦ «ЛЭМТ» БелОМО, Минск, Республика Беларусь.
ORCID ID: 0000-0002-4592-1060
Шкадаревич Алексей Петрович, д.т.н., НТЦ «ЛЭМТ» БелОМО, Минск, Республика Беларусь
ВКЛАД ЧЛЕНОВ АВТОРСКОГО КОЛЛЕКТИВА
Статья подготовлена на основе работы всех членов авторского коллектива. Разработка и исследования выполнена за счет собственных средств НТЦ «ЛЭМТ» БелОМО.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
И. П. Шишкин, А. П. Шкадаревич
НТЦ «ЛЭМТ» БелОМО, Минск, Республика Беларусь
Рассмотрены два варианта конструкции телескопического прицела с переменным увеличением. Первый вариант 1–10×24 представляет собой прицел с 10‑кратным перепадом увеличений и широким углом поля зрения 23–24°. Второй вариант 1–4.5×20 – компактный и легкий прицел длиной 150 мм. Дополнительные насадки, устанавливаемые со стороны объектива и окуляра значительно расширяют функциональные возможности телескопического прицела и могут легко превратить его в «интеллектуальный».
Ключевые слова: телескопический прицел, прицел с переменным увеличением, телескопическая насадка.
Статья получена: 21.09.2024
Статья принята: 26.11.2024
Введение
Телескопические прицелы постоянно совершенствуются. Расширяется диапазон увеличений и поле зрения прицелов, они становятся более легкими и компактными. Появился новый класс «интеллектуальных» прицелов со встроенным дальномером и баллистическим калькулятором, с функцией автоматического ввода поправок и отображения информации о погодных условиях.
«Интеллектуальные» прицелы Сваровски dS 5–25x52P, Штайнер M7Xi IFS, DHF4–28×56 компании Дедал имеют встроенные баллистические калькуляторы и дальномеры. В прицелах с помощью программного обеспечения в режиме реального времени рассчитывается точка прицеливания, которая отображается в поле зрения. На дисплей выводится дальность до цели, температура воздуха и другая небходимая информация. При этом учитываются все факторы, влияющие на точность прицеливания: ветер, температура воздуха, местоположение.
Насадка, устанавливаемая со стороны объектива, позволяет вести наблюдение с помощью тепловизора в спектральном диапазоне 8–12 мкм. Окулярная насадка с цифровой камерой дает возможность передавать изображение на монитор компьютера и вести видеосъемку. Встроенный проекционный дисплей позволяет вводить в поле зрения прицела необходимую информацию (поправки на ветер, дальность до цели, температуру).
Конструкция
Оптическая схема широкоугольного прицела с 10‑кратным перепадом увеличений показана на рис. 1. На верхнем рисунке показан ход лучей в положении 1×, на нижнем рисунке – ход лучей в положении 10×.
Схема включает 3х-компонентный объектив, 4х-компонентную оборачивающую систему и окуляр с удаленным зрачком. В оборачивающей системе первая линза (коллектив) и четвертая линза (Барлоу) неподвижны, а две внутренние линзы движутся.
Оптическая схема компактного прицела 1–4.5×20 показана на рис. 2 и отличается от схемы 1–10×24. Выбор конструкции прицела обусловлен прежде всего стремлением максимально сократить длину прицела. Уменьшение угла поля зрения и диапазона увеличений позволило исключить линзу Барлоу и сохранить приемлемое удаление выходного зрачка. На верхнем рисунке показан ход лучей в положении 1×, на нижнем рисунке – ход лучей в положении 4.5×.
Рисунок сетки в обоих прицелах находится в первой фокальной плоскости и нанесен на плоской поверхности линзы коллектива. Такое положение рисунка сетки оптимально и с точки зрения минимального диаметра линзы коллектива.
Асферика
Кривизна изображения в широкоугольных прицелах особенно сильно проявляется при малых увеличениях. При увеличении 1 крат угол поля зрения в прицеле 1–10×24 составляет 23 градуса, а в прицеле 1–4.5×20 – 18 градусов. Качество изображения от центра к краю поля зрения заметно ухудшается.
Эффективным способом уменьшения кривизны изображения является применение асферической линзы. Асферический профиль целесообразно делать на линзе с меньшим диаметром, т. к. от этого зависит стоимость изготовления. В прицеле 1–10×24 оптимальным положением асферической поверхности является линза Барлоу, диаметр которой 15 мм. На рис. 3 показан график кривизны изображения прицела до применения асферической линзы (слева) и после применения асферики (справа).
Как можно видеть из рисунка, кривизна изображения на краю поля зрения в прицеле 1–10×24 без асферической линзы достигала ~5 дптр, а после применения асферической линзы стала ~0.5 дптр.
В прицеле 1–4.5×20 угловое поле зрения при 1× значительно меньше, чем в прицеле 1–10×24, и для исправления кривизны изображения используется асферическая линза окуляра. Результат применения асферики показан на рис. 4. Основные характеристики прицелов приведены в табл. 1.
Тепловизионная насадка
На рис. 5 показана конструкция тепловизионной насадки [4], которая позволяет вести наблюдение с помощью тепловизора в спектральном диапазоне 8–12 мкм и устанавливается перед объективом телескопического прицела. Конструкция насадки включает ИК-объектив, микроболометр, дисплей и окуляр. Одним из главных требований, предъявляемых к насадке, является eе вес. Фокусное расстояние ИК-объектива, формат матрицы микроболометра и дисплея определяются в зависимости от требуемых дальности, светосилы, увеличения, поля зрения, разрешения и габаритов прибора. При использовании современных технологий изготовления линз (асферика, дифракционные элементы) и особой комбинации материалов можно минимизировать количество линз в объективе [2, 3], а в окуляре, например, применить только одну асферическую линзу с киноформом. Основные параметры тепловизионной насадки приведены в табл. 2.
Окулярная насадка
Альтернативным решением для создания «интелектуальных» прицелов является применение внешней насадки [5], устанавливаемой с помощью адаптера на окуляр прицела. Конструкция такой окулярной насадки показана на рис. 6. Ключевой элемент насадки – светоделительная пластина (сплиттер). С ее помощью происходит разделение пучка света, выходящего из окуляра телескопического прицела: часть света попадает на цифровую камеру, другая – в глаз наблюдателя. В случае работы с дисплеем свет, отраженный от светоделительного слоя пластины, проецируется в выходной зрачок прибора. Конструкция насадки должна быть компактной и обеспечивать требуемое удаление выходного зрачка (не менее 60 мм).
Заключение
Применение асферических линз дает возможность значительно расширить поле зрения и диапазон увеличений в прицелах. А с помощью внешних насадок классический прицел становится «интеллектуальным» с широким набором дополнительных функций.
REFERENCES
RU Patent EA040505, 14.05.2022. Optical sight with variable magnification (Оптический прицел с переменным увеличением) / Shishkin I. P., Shkadarevich A. P.
Shishkin I. P., Shkadarevich A. P. Achromatized thermal imaging lenses. Photonics Russia. 2020; 14(4): 360–367.
Шишкин И. П., Шкадаревич А. П. Ахроматизированные объективы тепловизоров. Фотоника. 2020; 14(4): 360–367.
Shishkin I. P., Shkadarevich A. P. Thermally stabilized thermal imaging lenses. Photonics Russia. 2021; 15(2): 154–159.
Шишкин И. П., Шкадаревич А. П. Термостабилизированные тепловизионные объективы. Фотоника. 2021; 15(2): 154–159.
https://pulsarnv.com/collections/thermal-attachments
https://www.triggercam.com/product-page/triggercam-2-1
АВТОРЫ
Шишкин Игорь Петрович, к.т.н; e-mail: shipoflens@mail.ru; НТЦ «ЛЭМТ» БелОМО, Минск, Республика Беларусь.
ORCID ID: 0000-0002-4592-1060
Шкадаревич Алексей Петрович, д.т.н., НТЦ «ЛЭМТ» БелОМО, Минск, Республика Беларусь
ВКЛАД ЧЛЕНОВ АВТОРСКОГО КОЛЛЕКТИВА
Статья подготовлена на основе работы всех членов авторского коллектива. Разработка и исследования выполнена за счет собственных средств НТЦ «ЛЭМТ» БелОМО.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
Отзывы читателей
