Голографический коллиматорный прицел

Голографический коллиматорный прицел содержит источник монохроматического излучения с формирующей оптической системой, фокусирующую дифракционную решетку, выполненную на вогнутой параболической или сферической поверхности и голографический формирователь неподвижной метки; представлены два примера конкретного исполнения.

Новым в устройстве является то, что в качестве коллиматора оптического излучения используется вогнутая параболическая или сферическая поверхность с нанесенной на ней дифракционной решеткой.

Пространственная частота компенсирующей решетки связана с несущей пространственной частотой голограммного оптического элемента следующим соотношением:

_Р=_Г(cos(-)+tgsin(-)).

Полезная модель относится к голографическим коллиматорным прицелам, формирующим мнимое изображение неподвижной прицельной марки с помощью голограммного оптического элемента (ГОЭ).

Основными требованиями, предъявляемыми к прицельным устройствам, являются минимизация габаритов и массы прицела, а также минимизация аберраций и компенсация изменения длины волны излучения лазерного диода, вызванное изменением температуры прицела и окружающей его среды. Указанные изменения рабочей длины волны прицела приводят к невозможности использования в его составе отражательных голограмм, записанных по схеме Ю.Н. Денисюка.

В доступной нам литературе имеются описания ряда оптических схем голографических коллиматорных прицелов российских и зарубежных авторов.

В [1] и [2] описаны оптические схемы голографических коллиматорных прицелов, в которых в качестве коллиматора используется двухлинзовая оптическая система, что является очевидным недостатком, т.к такие оптические системы обладают собственным хроматизмом. Оба прицельных устройства обладают большими габаритами и массой из-за большого количество элементов, входящих в состав прицела. Более того, прицел [1] не обеспечивает компенсацию изменения длины волны лазерного излучения.

Прицел [3] обеспечивает компенсацию изменения длины волны излучения, но обладает относительно большими массой и габаритами. Более того, коллиматор, представляющий собой сферический элемент с двумя разными радиусами кривизны, сложен в изготовлении.

Наиболее близким из аналогов к заявленной схеме голографического коллиматорного прицела является схема, описанная в работе [3] и взятая в качестве прототипа.

Задачей данного изобретения является создание прицельного устройства с устранением недостатков прототипа. Техническим результатом изобретения является создание прицела с минимально возможными массой и габаритами. Это достигается за счет совмещения в одном оптическом элементе функций коллимирующего зеркала и компенсирующей дифракционной решетки.

Заявленная модель содержит источник монохроматического излучения с формирующей оптической системой, фокусирующую дифракционную решетку, выполненную на вогнутой параболической или сферической поверхности и голографический формирователь неподвижной метки. Источник монохроматического излучения с формирующей оптической системой и фокусирующая отражательная дифракционная решетка расположены так, что их оптические оси совпадают.При этом центр расходящегося пучка, формируемого оптической системой источника излучения совпадает с фокусом поверхности, на которую нанесена дифракционная решетка.

Таким образом, фокусирующая дифракционная решетка выполняет роль коллиматора оптического излучения.

В устройстве отсутствие хроматических аберраций главных лучей восстановленного изображения, обусловленных температурными изменениями длины волны излучения источника, обеспечивается при соблюдении соотношения, связывающего пространственную частоту компенсирующей решетки _Р с несущей пространственной частотой голограммного оптического элемента _Г. (см. рисунок 1)

На рисунке 1:

N₁, N₂ - нормали ГОЭ и АДР

, - углы наклона ГОЭ и АДР

- угол падения пучка на голограммный оптический элемент.

_Р=_Г(cos(-)+tgsin(-)).

Частным является случай, когда ахроматизирующая дифракционная решетка и голограммный оптический элемент расположены параллельно друг другу, и их пространственные частоты совпадают.

Примеры конкретного исполнения

Заявляемое устройство может быть выполнено различным образом. В качестве примера рассмотрим две следующих реализации:

Принципиальная схема первой реализации представлена на рис.2

Здесь: 1 - источник монохроматического излучения с формирующей оптической системой; 2 - фокусирующая отражательная дифракционная решетка, выполненная на вогнутой параболической или сферической поверхности; 3 - голографический формирователь неподвижной метки.

В такой конфигурации в соответствии с выражением (1) пространственная частота вогнутой дифракционной решетки равна несущей пространственной частоте голограммного оптического элемента. Это позволяет полностью компенсировать изменение длины волны источника монохроматического излучения, вызванное изменением температуры и давления окружающей среды.

Принципиальная схема второй реализации представлена на рис.3

Здесь: 1 - источник монохроматического излучения с формирующей оптической системой; 2 - плоское зеркало; 3 - фокусирующая отражательная дифракционная решетка, выполненная на вогнутой параболической или сферической поверхности; 4 - голограммный оптический элемент.

Этот случай отличается от первого тем, что в схеме используются плоское зеркало для минимизации сферической аберрацию (в случае использование сферической поверхности 3) за счет увеличения фокусного расстояния коллиматора.

[1] - Шойдин С.А., Кондаков В.Ю. Прицел голографический. Патент Российской Федерации 2210713 от 20.08.2003 г.

[2] - Ковалев M.С, Козинцев В.И., Лушников Д.С., Маркин В.В, Одиноков С.Б. Способ компенсации изменения положения прицельного знака и голографический коллиматорный прицел. Патент Российской Федерации 2355989 от 01.10.2007 г.

[3] - Anthony M. Tai, Northville, MI (US); Eric J. Sieczka, Saline, MI (US). Lightweight holographic sight, Patent USA No 6490060 of Dec. 03,2002

Прицел, содержащий источник монохроматического излучения с формирующей оптической системой, фокусирующую дифракционную решетку, выполненную на вогнутой параболической или сферической поверхности, и голографический формирователь неподвижной метки, отличающийся тем, что источник монохроматического излучения с формирующей оптической системой и фокусирующая отражательная дифракционная решетка расположены так, что их оптические оси совпадают, при этом плоскость изображения оптической системы источника излучения совпадает с фокальной плоскостью поверхности, на которую нанесена дифракционная решетка, выполняющая роль коллиматора оптического излучения; пространственная частота компенсирующей решетки (_p) связана с несущей пространственной частотой голограммного оптического элемента (_г) соотношением: _Р=_Г(cos[(-)+tgsin(-))], где и - углы наклона дифракционной решетки и голограммного оптического элемента соответственно, - угол падения пучка на телеграммный оптический элемент, что позволяет полностью компенсировать изменение длины волны источника монохроматического излучения, вызванное изменением температуры и давления окружающей среды.