RU2079089C1 - Laser sight for firearm - Google Patents

Abstract

FIELD: optical instrument engineering, can be used to enhance the accuracy of fire of firearm. SUBSTANCE: semiconductor laser diode 8 operating in the visible or infrared wave band within 0.63 to 0.86 mcm is used as a radiator. Concentration of laser luminous energy in the main spot is increased due to the use of single-lens collimating system 9 made in the form of a gradient lens with radial or spheroconcentric distribution of the refractive index. EFFECT: enhanced accuracy of fire. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для повышения точности стрельбы из огнестрельного оружия. The invention relates to the field of optical instrumentation and can be used to improve the accuracy of firearms.

Известен лазерный прицеп, содержащий источник питания, излучатель, коллимирующую систему, состоящую из двух линз /1/. Known laser trailer containing a power source, emitter, a collimating system consisting of two lenses / 1 /.

Недостатком известного лазерного прицела является то, что он имеет большие габариты, большой вес, непродолжительное время непрерывной работы без замены элементов питания и невысокую дальность действия. A disadvantage of the known laser sight is that it has large dimensions, large weight, a short time of continuous operation without replacing batteries, and a low range.

Технической задачей изобретения является уменьшение габаритов и веса лазерного прицела, увеличение времени непрерывной работы без замены элементов питания, увеличение дальности действия, получение возможности вести прицельную стрельбу в условиях плохой освещенности и в ночное время суток в видимом и инфракрасном диапазоне длин волн 0,63 0,86 мкм. An object of the invention is to reduce the size and weight of a laser sight, increase the time of continuous operation without replacing batteries, increase the range, gain the ability to conduct targeted shooting in low light conditions and at night in the visible and infrared wavelength range of 0.63 0, 86 microns.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в лазерном прицеле для огнестрельного оружия, содержащем излучатель с источником питания, коллимирующую систему, устройство выверки, кронштейн для установки прицела на оружие, коллимирующая система выполнена в виде градиентной линзы с радиальным распределением показателя преломления, определяемым из соотношения:
n²(xy)=N $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{o}}$ [1-(gr)²+h4(gr)⁴],
где:

радиус-вектор цилиндрической системы координат,
N₀ показатель преломления на оси линзы,
g, h числовые коэффициенты, причем расстояние от тела свечения излучателя до входной поверхности градиентной линзы определяется из соотношения:

где:
Z₀ длина градиентной цилиндрической линзы.The stated technical problem is solved due to the fact that in a laser sight for a firearm containing an emitter with a power source, a collimating system, a reconciliation device, an arm for mounting the sight on a weapon, the collimating system is made in the form of a gradient lens with a radial distribution of the refractive index determined from ratios:
n ² (xy) = N $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{o}}$ [1- (gr) ² + h4 (gr) ⁴ ],
Where:

radius vector of a cylindrical coordinate system,
N ₀ the refractive index on the axis of the lens,
g, h are numerical coefficients, and the distance from the luminescence body of the emitter to the input surface of the gradient lens is determined from the relation:

Where:
Z _{0 the} length of the gradient cylindrical lens.

Кроме того, поставленная техническая задача решается за счет того, что в лазерном прицеле для огнестрельного оружия, содержащем излучатель с источником питания, коллимирующую систему, устройство выверки, кронштейн для установки прицела на оружие, коллимирующая система выполнена в виде плоско-выпуклой линзы со сфероконцетрическим распределением показателя преломления, определяемым из соотношения:

радиус вектор сферической системы координат, N₀ показатель преломления в точке пересечения входной поверхности линзы и ее оптической оси, t расстояние от центра кривизны поверхностей градиентной линзы с равным показателем преломления до входной поверхности линзы, N₁, N₂, N₃, N₄, N₅ числовые коэффициенты, а расстояние от тела свечения излучателя до входной поверхности градиентной линзы определяется из соотношения:

где
d толщина градиентной плоско-выпуклой линзы,
R радиус кривизны выходной поверхности линзы.In addition, the stated technical problem is solved due to the fact that in a laser sight for a firearm containing an emitter with a power source, a collimating system, a reconciliation device, an arm for mounting the sight on a weapon, the collimating system is made in the form of a plano-convex lens with a sphere-concentric distribution refractive index, determined from the ratio:

radius is the vector of the spherical coordinate system, N _{0 is} the refractive index at the point of intersection of the input surface of the lens and its optical axis, t is the distance from the center of curvature of the surfaces of the gradient lens with an equal refractive index to the input surface of the lens, N ₁ , N ₂ , N ₃ , N ₄ , N _{5 are} numerical coefficients, and the distance from the body of the emitter to the input surface of the gradient lens is determined from the relation:

Where
d the thickness of the gradient flat convex lens
R is the radius of curvature of the output surface of the lens.

На фиг. 1 изображен лазерный прицел, закрепленный на огнестрельном оружии; на фиг. 2 продольный разрез лазерного прицела, на фиг. 3 - оптическая схема с градиентной линзой с радиальным распределением показателя преломления; на фиг. 4 оптическая схема с градиентной плоско-выпуклой линзой со сферическим распределением показателя преломления; на фиг. 5 результаты численного расчета траекторий лучей в лазерном прицеле с градиентной коллимирующей линзой, на фиг. 6 результаты численного расчета траекторий лучей в лазерном прицеле для однолинзовой коллимирующей системы из однородного стекла с минимально возможными аберрациями. In FIG. 1 shows a laser sight mounted on a firearm; in FIG. 2 is a longitudinal section through a laser sight, in FIG. 3 is an optical diagram with a gradient lens with a radial distribution of the refractive index; in FIG. 4 optical scheme with a gradient flat convex lens with a spherical distribution of the refractive index; in FIG. 5 the results of a numerical calculation of the ray paths in a laser sight with a gradient collimating lens, FIG. 6 the results of a numerical calculation of the ray paths in a laser sight for a single-lens collimating system of uniform glass with the minimum possible aberrations.

Лазерный прицел 1 закреплен на огнестрельном оружии 2. Для включения и выключения лазерного излучения служит кнопка 3, соединенная с прицелом гибким проводником 4. The laser sight 1 is mounted on the firearm 2. To turn the laser radiation on and off, use the button 3 connected to the sight with a flexible conductor 4.

Источники тока 5 помещены в пластмассовый корпус 6. Power sources 5 are placed in a plastic housing 6.

Микросхема 7 вырабатывает необходимые управляющие сигналы для генерации лазерным диодом 8 импульсного когерентного излучения, которое, проходя через однолинзовую коллимирующую систему (линза) 9 и два оптических клина 10, выходит из прицела 1 в виде параллельного пучка света. Оптические клинья 10 могут вращаться друг относительно друга и служат для выставления соосности лазерного луча и ствола огнестрельного оружия 2. Лазерный прицел 1 прикрепляется к огнестрельному оружию 2 с помощью кронштейна 11. The microcircuit 7 generates the necessary control signals for the generation of pulsed coherent radiation by the laser diode 8, which, passing through the single-lens collimating system (lens) 9 and two optical wedges 10, leaves the sight 1 in the form of a parallel light beam. The optical wedges 10 can rotate relative to each other and are used to set the alignment of the laser beam and the barrel of the firearm 2. The laser sight 1 is attached to the firearm 2 using the bracket 11.

Распределение показателя преломления внутри градиентной линзы задается в виде ряда:
n²(x,y) = N $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{o}}$ [1-(gr)²+h 4(gr)⁴],
где:

радиус-вектор цилиндрической системы координат,
N_o показатель преломления на оси линзы,
g, h числовые коэффициенты.The distribution of the refractive index inside the gradient lens is specified as a series:
n ² (x, y) = N $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{o}}$ [1- (gr) ² + h 4 (gr) ⁴ ],
Where:

radius vector of a cylindrical coordinate system,
N _o the refractive index on the axis of the lens,
g, h are numerical coefficients.

Расстояние от тела свечения лазерного диода 8 до входной поверхности градиентной линзы 9 определяется по формуле:

где:
Z₀ длина градиентной линзы.The distance from the body of the glow of the laser diode 8 to the input surface of the gradient lens 9 is determined by the formula:

Where:
Z _{0 the} length of the gradient lens.

На расстоянии 12 от выходного торца градиентной линзы 9 расположена мишень 12, на которой формируется световое пятно диаметром W. Кроме того, роль коллимирующей линзы 9 может выполнять градиентная плоско-выпуклая линза со сфероконцентрическим распределением показателя преломления. Распределение показателя преломления задается в виде ряда:

радиус вектор сферической системы координат,
N₀ показатель преломления в точке пересечения входной поверхности линзы и ее оптической оси,
t расстояние от центра кривизны поверхностей градиентной линзы с равными показателями преломления до входной поверхности линзы,
N₁, N₂, N₃, N₄, N₅ числовые коэффициенты.A target 12 is located at a distance of 12 from the output end of the gradient lens 9, on which a light spot with a diameter of W. The distribution of the refractive index is given in the form of a series:

radius vector of a spherical coordinate system,
N ₀ the refractive index at the intersection of the input surface of the lens and its optical axis,
t is the distance from the center of curvature of the surfaces of the gradient lens with equal refractive indices to the input surface of the lens,
N ₁ , N ₂ , N ₃ , N ₄ , N ₅ numerical coefficients.

Расстояние от тела свечения лазерного диода 8 до входной поверхности градиентной линзы 9 определяется по формуле:

где d толщина градиентной плоско-выпуклой линзы, R радиус кривизны выходной поверхности линзы.The distance from the body of the glow of the laser diode 8 to the input surface of the gradient lens 9 is determined by the formula:

where d is the thickness of the gradient flat convex lens, R is the radius of curvature of the output surface of the lens.

На фиг. 5 показана мишень 12, находящаяся на расстоянии L₂ 25 м и прицельное пятно, полученное в результате попадания лучей на мишень 12. Все лучи, испускаемые лазерным диодом 8, попадают в круг диаметром W 50 мм.In FIG. Figure 5 shows the target 12, located at a distance of L ₂ 25 m and the aim spot obtained as a result of the rays hitting the target 12. All the rays emitted by the laser diode 8 fall into a circle with a diameter of W 50 mm.

Для сравнения на фиг. 6 приведены результаты, аналогичные фиг. 5, но для однолинзовой коллимирующей системы из одного стекла с минимально возможными аберрациями. Только 40% энергии лазерного излучения сконцентрировано в круге диаметром W 50 мм. For comparison, in FIG. 6 shows results similar to FIG. 5, but for a single-lens collimating system of one glass with the minimum possible aberrations. Only 40% of the laser energy is concentrated in a circle with a diameter of W 50 mm.

В конкретном варианте лазерного целеуказателя для видимого диапазона в качестве излучателя используется лазерный диод ИЛПН-235, мощность излучения 3 мВт, длина волны излучения 0,65 мкм, для инфракрасного диапазона ИЛПН-231, мощность 3 мВт, длина волны излучения 0384 мкм. In a specific embodiment of the laser designator for the visible range, the laser diode ILPN-235, a radiation power of 3 mW, a radiation wavelength of 0.65 μm, for the infrared range ILPN-231, a power of 3 mW, a radiation wavelength of 0384 μm, is used as an emitter.

Градиентная линза с радиальным распределением показателя преломления имеет следующие параметры: N₀ 1,605, g 0,302 мм^-1, h4 - 0,250, Z₀ 4,00 мм, D 2,00 мм, L₁ 0,783 мм.A gradient lens with a radial distribution of the refractive index has the following parameters: N ₀ 1.605, g 0.302 mm ^-1 , h4 0.250, Z ₀ 4.00 mm, D 2.00 mm, L ₁ 0.783 mm.

Градиентная линза со сфероконцентрическим распределением показателя преломления имеет следующие параметры:
N₀ 1,59571, N₁ -0,038029 мм^-1,
N₂ -0,024821 мм^-2, N₃ -0,170858 мм^-3,
N₄ 0,283889 мм^-4, N₅ -0,128553 мм^-5,
R -4,207 мм, d 1,00 мм, t -3,207 мм.A gradient lens with a sphere-concentric distribution of the refractive index has the following parameters:
N ₀ 1.59571, N ₁ -0.038029 mm ^-1 ,
N ₂ -0.024821 mm ^-2 , N ₃ -0.170858 mm ^-3 ,
N ₄ 0.283889 mm ^-4 , N ₅ -0.128553 mm ^-5 ,
R -4.207 mm, d 1.00 mm, t -3.207 mm.

Claims (2)

1. Лазерный прицел для огнестрельного оружия, содержащий излучатель с источником питания, коллимирующую систему, устройство выверки, кронштейн для установки прицела на оружие, отличающийся тем, что коллимирующая система выполнена в виде градиентой линзы с радиальным распределением показателя преломления, определяемым из соотношения
n²(x,y)=N $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{o}}$ [1-(gr)²+h4(gr)⁴],
где

радиус-вектор цилиндрической системы координат;
N_o показатель преломления на оси линзы;
g и h числовые коэффиценты,
причем расстояние L₁ от тела свечения излучателя до входной поверхности градиентной линзы определяется из соотношения

где Z_o длина градиентной цилиндрической линзы.1. A laser sight for a firearm containing a radiator with a power source, a collimating system, a reconciliation device, an arm for mounting a sight on a weapon, characterized in that the collimating system is made in the form of a gradient lens with a radial distribution of the refractive index, determined from the ratio
n ² (x, y) = N $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{o}}$ [1- (gr) ² + h4 (gr) ⁴ ],
Where

radius vector of a cylindrical coordinate system;
N _o the refractive index on the axis of the lens;
g and h are numerical coefficients,
moreover, the distance L ₁ from the body of the glow of the emitter to the input surface of the gradient lens is determined from the relation

where Z _{o the} length of the gradient cylindrical lens. 2. Лазерный прицел для огнестрельного оружия, содержащий излучатель с источником питания, коллимирующую систему, устройство выверки, кронштейн для установки прицела на оружие, отличающийся тем, что коллимирующая система выполнена в виде плоско-выпуклой линзы со сфероконцентрическим распределением показателя преломления, определяемым из соотношения

где

радиус-вектор сферической системы координат;
N_o показатель преломления в точке пересечения входной поверхности линзы и ее оптической оси;
t расстояние от центра кривизны поверхностей градиентной линзы с равным показателем преломления до входной поверхности линзы;
N₁ N₅ числовые коэффиценты,
а расстояние L₁ от тела свечения излучателя до входной поверхности градиентной линзы определяется из соотношения

где d толщина градиентной плоско-выпуклой линзы;
R радиус кривизны выходной поверхности линзы.2. A laser sight for a firearm containing a radiator with a power source, a collimating system, a reconciliation device, an arm for mounting a sight on a weapon, characterized in that the collimating system is made in the form of a flat-convex lens with a sphere-concentric distribution of the refractive index, determined from the ratio

Where

radius vector of a spherical coordinate system;
N _o the refractive index at the point of intersection of the input surface of the lens and its optical axis;
t is the distance from the center of curvature of the surfaces of the gradient lens with an equal refractive index to the input surface of the lens;
N ₁ N ₅ numerical coefficients,
and the distance L ₁ from the body of the glow of the emitter to the input surface of the gradient lens is determined from the relation

where d is the thickness of the gradient flat convex lens;
R is the radius of curvature of the output surface of the lens.

Images