УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛАЗЕРНОГО ПРИБОРА Российский патент 2011 года по МПК G01M11/02 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для контроля параметров двухканального лазерного прибора.

В настоящее время известны различные устройства для контроля лазерных приборов. Устройство для контроля лазерного дальномера (патент RU 2222792; G01M 11/02; публ. 2004 г.), содержащее расположенные на одной из осей объектив, тест-объект, держатель для размещения тест-объекта, систему подсветки тест-объекта, включающую в себя оптически связанные конденсор и источник света, оптический блок. Оптический блок расположен перед объективом и включает в себя два параллельных канала. На оси первого визирного канала, совпадающей с осью объектива, расположены последовательно первое защитное стекло, выполненное из материала, прозрачного для видимой и непрозрачного для инфракрасной области спектра, и плоскопараллельная пластина со светоделительным покрытием на одной из ее рабочих поверхностей, составляющая угол 45° с осью визирного канала. На оси второго лазерного канала расположены последовательно второе защитное стекло и плоское зеркало, параллельное плоскопараллельной пластине, и жестко связанное с ней. Ось лазерного канала пересекается с осью визирного канала в плоскости светоделительного покрытия плоскопараллельной пластины. В качестве тест-объекта используют фотопленку, на поверхности которой в результате теплового воздействия лазерного излучения образуется прозрачное отверстие в эмульсионном слое.

Использование пленки, прожигаемой лазером, в качестве тест-объекта требует ее многократной замены и представляет собой неудобство в использовании устройства в полевых условиях. Кроме того, данное устройство предназначено только для выставления параллельности каналов контролируемого прибора и не позволяет вести проверку полевых энергетических характеристик излучающего лазерного канала.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является устройство для контроля лазерного прибора (патент RU 2335751; G01M 11/02; опубл. 2008 г.), содержащее объектив, тест-объект, расположенный в фокальной плоскости объектива, систему подсветки, включающую источник света и конденсор, оптический блок, находящийся перед объективом и имеющий два канала и два клина. Первый канал - визирный, второй - лазерный. Два клина установлены с возможностью вращения вокруг осей соответствующих каналов оптического блока и с возможностью фиксации в выбранном положении. При этом устройство дополнительно снабжено регистрирующим блоком, состоящим из узла диафрагм и оптического узла, за которым расположен приемник лучистой энергии. Оптический блок выполнен с возможностью вывода из оптической системы. Между двумя клиньями оптического блока установлена ромб-призма, совмещающая оптическую ось визирного и лазерного каналов. Тест-объект изготовлен в виде сетки, нанесенной на стеклянную плоскопараллельную пластину, и представляет собой прозрачные участки, а именно, прозрачные штрихи и круги на непрозрачном фоне. Недостатком описанного устройства является сложность конструкции, связанная с выделением контролируемых световых потоков с помощью ряда световодов и дополнительных оптических элементов. Устройство имеет в регистрирующем блоке три диафрагмы, две линзы и шесть световодов.

Это усложняет конструкцию, а необходимость переключения оптического блока из положения для визирования перекрестия в положение для контроля мощности световых потоков и параллельности визирного и лазерного каналов контролируемого прибора не позволяет достичь требуемой точности. Кроме того, устройство имеет значительную трудоемкость изготовления, например, при обработке торцов световодов и качественной сборке световодного узла. При этом затруднен точный контроль мощности выделенных потоков излучения лазерного канала из-за неизбежного технологического разброса пропускания отдельных световодов и сопряженных с ними оптических элементов.

Задачей изобретения является разработка устройства для контроля параметров лазерного прибора с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - повышение точности измерения и соответственно точности контроля тестируемого прибора.

Это достигается тем, что устройство для контроля лазерного прибора, содержащее объектив, тест-объект, расположенный в фокальной плоскости объектива, изготовленный в виде сетки, нанесенной на прозрачную плоскопараллельную пластину, представляющей собой прозрачные участки, а именно штрихи и круги на непрозрачном фоне, систему подсветки тест-объекта, включающую источник света и конденсор, оптический блок, выполненный в виде призмы и двух клиньев, расположенных перед объективом, и имеющий два канала, один из которых - визирный, второй - лазерный и регистрирующий блок, расположенный за тест-объектом, состоящий из последовательно установленных на оптической оси узла диафрагм и оптического узла, содержащего одиночную положительную линзу и приемник лучистой энергии, в отличие от известного, оптический блок выполнен в виде неподвижной призмы, поворачивающей ход оптической оси на 90°, причем призма склеена из ромб-призмы и призмы АР-90° и призма АР-90° установлена перед объективом на его оптической оси, а лазерный канал оптически сопряжен с призмой АР-90°, совмещая последний с оптической осью объектива, причем до ромб-призмы в визирном канале установлены два клина с возможностью вращения вокруг оптической оси визирного канала оптического блока и с возможностью фиксации в выбранном положении, узел диафрагм регистрирующего блока выполнен в виде маски, представляющей собой непрозрачный диск с светопроницаемыми участками, причем оптический узел дополнен светоделительной призмой, установленной за одиночной положительной линзой на оптической оси, и поворачивающей ход лучей на 90° в регистрирующем блоке к приемнику лучистой энергии, а маска, одиночная линза и светоделительная призма оптического узла включены как элементы в систему подсветки.

Между оптическим блоком и контролируемым прибором может быть расположено защитное стекло.

Перед приемником лучистой энергии может быть расположено защитное стекло.

Защитное стекло перед контролируемым прибором может быть установлено под небольшим углом наклона к оптическим осям визирного и лазерного каналов контролируемого прибора.

В узле диафрагм маска может быть выполнена с возможностью поворота относительно вокруг оптической оси.

В узле диафрагм маска может быть выполнена из прозрачного материала в виде плоскопараллельной пластины с непрозрачным фоном на одной из ее двух оптических поверхностей.

В узле диафрагм маска может быть выполнена из непрозрачного материала, например из металла.

На фиг.1 представлена оптическая схема предложенного устройства для контроля лазерного прибора.

На фиг.2 показан тест-объект в виде сетки.

На фиг.3 показана маска.

Контролируемый прибор 1 имеет два канала, один из которых I - визирный, а второй II - лазерный. Оба канала контролируемого прибора 1 (фиг.1) совмещаются с такими же каналами оптического блока 2 устройства для контроля лазерного прибора. Оптический блок 2 выполнен в виде ромб-призмы 3, склеенной с призмой 4, выполненной в виде призмы АР-90°. В визирном канале между ромб-призмой 3 и контролируемым прибором 1 находятся два одинаковых клина 5, установленных с возможностью вращения вокруг оси визирного канала для юстировки устройства и с возможностью фиксации в выбранном положении, лазерный канал оптически сопряжен с призмой 4 (АР-90°), которая совмещает лазерный канал с оптической осью объектива 6. В свою очередь, ромб-призма 3 совмещает визирный канал с оптической осью объектива 6. Поэтому оптический блок 2 поворачивает оси визирного и лазерного каналов на 90° и со стороны объектива 6 образуется единая оптическая ось, выходящая из призмы 5 АР-90°. Между контролируемым прибором 1 и оптическим блоком 2 расположено защитное стекло 7. Объектив 6 расположен за оптическим блоком 2. Для компактного выполнения всего устройства используют плоские зеркала 8 и 9. В фокальной плоскости объектива 6 за плоским зеркалом 9 установлен тест-объект 10, выполненный в виде сетки, нанесенной на плоскопараллельную пластину из прозрачного материала, которая подсвечивается системой подсветки. За тест-объектом 10 расположен регистрирующий блок, состоящий из узла диафрагм и оптического узла. Узел диафрагм состоит из маски 11, выполненный в виде сетки, нанесенной на прозрачную плоскопараллельную пластину и представляющую собой прозрачные участки, а именно, штрихи и два круга на непрозрачном фоне. Маска 11 может быть также выполнена в виде диска из непрозрачного материала со сквозными щелями и двумя отверстиями. Маска установлена с возможностью вращения вокруг оптической оси. Оптический узел состоит из одиночной положительной линзы 12 и светоделительной призмы 13, поворачивающей ход лучей лазерного канала на 90°. За светоделительной призмой 13 находится приемник лучистой энергии 14, а между ними - защитное стекло 15.

Система подсветки включает в себя оптически связанные конденсор 16, источник света 17 и расположенную между ними матовую стеклянную пластину 18. Источник света 17 может быть выполнен в виде лампы накаливания либо в виде светодиода, а матовая пластина 18 может одновременно являться светофильтром. Возможен вариант устройства без матовой пластины, а также вариант, содержащий одно или несколько плоских зеркал, установленных перед источником света. Причем регистрирующий блок, состоящий из маски 11, одиночной положительной линзы 12 и светоделительной призмы 13, также входит в систему подсветки и располагается между тест-объектом 11 и конденсором 16. Тест-объект 10 (фиг.2) выполнен в виде прозрачных участков на непрозрачном фоне. Прозрачные участки получены на поверхности прозрачной пластины методом фотоосаждения в вакууме и выполнены в виде четырех штрихов 19 и пяти кругов 20. Четыре штриха 19 расположены на центральных осях сетки, равноудалены от ее центра и образуют «не полное перекрестие», центр которого совпадает с центром сетки, в котором находится круг 20 диаметром 0,04 мм, остальные четыре круга 20 диаметром 0,04 мм находятся на центральных осях штрихов 19 и одинаково удалены от центра сетки на расстоянии 1 мм. Ширина четырех штрихов 19 сетки равна 0,15 мм. Маска 11 (см. фиг.3) расположена за тест-объектом 10 на малом расстоянии и выполнена в виде прозрачных участков на непрозрачном фоне или сквозных щелей и отверстий на диске из непрозрачного материала. Прозрачные участки получены на поверхности прозрачной пластины методом фотоосаждения в вакууме и выполнены в виде четырех штрихов 21 и двух кругов 22. Четыре штриха 21 расположены на центральных осях сетки, равноудалены от ее центра и образуют «не полное перекрестие», центр которого совпадает с центром маски, в котором находится прозрачный круг 22 диаметром 0,3 мм. Второй прозрачный круг 22 находится на расстоянии 1 мм от центра маски под углом 30° к горизонтальным штрихам 21 маски и имеет диаметр также 0,3 мм.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Визирный канал I контролируемого прибора 1 выставляется соосно с объективом 6 и лазерным каналом II через ромб-призму 3, призму 4 и клинья 5 предлагаемого устройства путем разворота клиньев 5. При этом штрихи 19, нанесенные на тест-объекте 10 и расположенные в фокальной плоскости объектива 6, подсвечиваются источником света 17 через конденсор 16, матовую пластину 18, светоделительную призму 13, положительную линзу 12 и сквозь прозрачные штрихи 21 (см. фиг.3) маски 11. Полученное изображение штрихов наблюдают на сетке визирного канала I контролируемого прибора 1. Сетку контролируемого прибора 1 визирного канала I совмещают со штрихами 19 (см. фиг.2) тест-объекта 10 предлагаемого устройства. Затем включается лазерный канал II контролируемого прибора 1. Световой поток из лазерного канала II проходит через защитное стекло 7, призму 4, объектив 6, отражается от плоских зеркал 8 и 9 и попадает на тест-объект 10. Через его прозрачные участки, выполненные в виде кругов 20 (см. фиг.2), световой поток попадает на маску 11. Маска 11 имеет возможность поворота вокруг своего центра так, что центр бокового круга 22 по определенному закону совмещается с центрами боковых кругов 20 тест-объекта 10. При этом центральный круг 22 перекрывается механически. В другом случае без поворота маски 11 световой поток из лазерного канала проходит сквозь центральный круг 20 и центральный круг 22 соответственно тест-объекта 10 и маски 11. Затем световой поток проходит сквозь одиночную положительную линзу 12, светоделительную призму 13, защитное стекло 15 и попадает на приемник лучистой энергии 14 (см. фиг.1), по сигналу с которого определяется величина энергетической освещенности в изображении полевой точки лазерного канала II контролируемого прибора. При этом, комбинируя бесповоротное положение маски 11 с фиксацией на центральный круг 20 тест-объекта 10 и ее повороты с фиксацией на четыре нецентральных круга 20 тест-объекта 10 по определенному закону, контролируется работа прибора 1.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата, а именно, разработано устройство для контроля параметров лазерного прибора с повышенной точностью измерения, упрощением конструкции и пониженной трудоемкостью изготовления, а также упрощением действий оператора за счет исключения необходимости переключать каналы с помощью подвижных призменных или зеркальных элементов.

Устройство может быть использовано для контроля параметров двухканального лазерного прибора. Устройство содержит объектив, тест-объект в фокальной плоскости объектива, систему подсветки, включающую источник света и конденсор, оптический блок, находящийся перед объективом и имеющий два канала - визирный и лазерный, и регистрирующий блок, состоящий из узла диафрагм и оптического узла, за которым расположен приемник лучистой энергии. Оптический блок выполнен в виде ромб-призмы, склеенной с призмой АР-90°, и двух клиньев, взаимным разворотом которых обеспечивают соосность визирного и лазерного каналов с оптической осью объектива. Тест-объект - сетка, нанесенная на стеклянную плоскопараллельную пластину и имеющая прозрачные участки - штрихи и круги на непрозрачном фоне. Узел диафрагм выполнен в виде маски, представляющей собой непрозрачный диск со светопроницаемыми участками. Оптический узел содержит одиночную положительную линзу и светоделительную призму, поворачивающую ход лучей в регистрирующем блоке к приемнику лучистой энергии на 90°. Маска, одиночная линза и светоделительная призма оптического узла являются также элементами системы подсветки. Технический результат - повышение точности измерения и соответственно точности контроля тестируемого прибора, а также упрощение конструкции и уменьшение трудоемкости изготовления. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для контроля лазерного прибора, содержащее объектив, тест-объект, расположенный в фокальной плоскости объектива, изготовленный в виде сетки, нанесенной на прозрачную плоскопараллельную пластину и представляющей собой прозрачные участки, а именно штрихи и круги на непрозрачном фоне, систему подсветки тест-объекта, включающую источник света и конденсор, оптический блок, выполненный в виде призмы и двух клиньев, расположенных перед объективом, и имеющий два канала, один из которых визирный, второй лазерный, и регистрирующий блок, расположенный за тест-объектом, состоящий из последовательно установленных на оптической оси узла диафрагм, и оптического узла, содержащего одиночную положительную линзу, за которым расположен приемник лучистой энергии, отличающееся тем, что оптический блок выполнен в виде неподвижной призмы, поворачивающей ход оптической оси на 90°, склеенной из ромб-призмы и призмы АР-90°, причем призма АР-90° установлена перед объективом на его оптической оси и сопряжена с лазерным каналом, совмещая последний с оптической осью объектива, причем до ромб-призмы в визирном канале установлены два клина с возможностью вращения вокруг оптической оси визирного канала оптического блока и с возможностью фиксации в выбранном положении, а узел диафрагм регистрирующего блока выполнен в виде маски, представляющей собой непрозрачный диск со светопроницаемыми участками, оптический узел дополнен светоделительной призмой, установленной за одиночной положительной линзой на оптической оси и поворачивающей ход лучей в регистрирующем блоке к приемнику лучистой энергии на 90°, а маска, одиночная линза и светоделительная призма оптического узла являются также элементами системы подсветки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перед оптическим блоком расположено защитное стекло.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перед приемником лучистой энергии расположено защитное стекло.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитное стекло перед оптическим блоком установлено под углом наклона к оптическим осям визирного и лазерного каналов.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что маска выполнена с возможностью поворота вокруг оптической оси.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что маска выполнена из прозрачного материала в виде плоскопараллельной пластины с непрозрачным фоном.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что маска выполнена из непрозрачного материала, например из металла.