СПОСОБ ЮСТИРОВКИ КОНТРОЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ЛИНИИ ВИЗИРОВАНИЯ ОБЪЕКТИВА Российский патент 2017 года по МПК G01B11/26 G01M11/02 

Изобретение относится к области оптических измерений, в частности к угловым измерениям при помощи автоколлимационных устройств.

Оптический контрольный элемент предназначен для визуализации линии визирования объектива оптико-электронного прибора (ОЭП). Известны несколько разновидностей контрольных элементов, однако, наиболее распространенными являются плоские зеркала и призмы с плоскими гранями. Способы юстировки контрольных элементов предполагают наличие специальных устройств: установок или стендов, при помощи которых юстируют положение нормалей к зеркальным граням контрольных элементов. Известны некоторые из них, в которых юстировка осуществляется путем установки ОЭП в стенд, основным элементом которого является коллиматор. Например, в «Optical system design and integration of the Mars Observer Laser Altimeter» (Luis Ramos-Izquierdo, Jack L. Bufton, and Patricia Hayes. 20 January 1994 / Vol. 33, No. 3 / Applied Optics) показана схема стенда для юстировки контрольного элемента лазерного альтиметра.

В результате юстировки нормаль к зеркальной грани контрольного элемента должна быть параллельна в пределах допуска оси излучения лазерного излучателя лазерного альтиметра и линии визирования приемного объектива лазерного альтиметра.

Для этого используют стенд, состоящий из коллиматора, в состав которого входит вогнутое зеркало, поворотное плоское зеркало, поворачивающее ось коллиматора на 90 градусов, лазерный излучатель с микрообъективом, освещающий точечную диафрагму, которая стоит в фокусе вогнутого зеркала и расположена на светоделительном кубе, на референтной грани которого расположена кольцеобразная мишень. При этом центр мишени также расположен в фокусе вогнутого зеркала. Также в состав стенда входят два теодолита. Лазерный альтиметр устанавливают на стенд так, чтобы оптическая ось зеркального приемного объектива совпадала с оптической осью зеркального коллиматора. При этом контрольный элемент расположен в зоне экранирования светового пучка зеркального приемного объектива. Один из теодолитов направлен в сторону вогнутого зеркала коллиматора и фиксирует положение точечной диафрагмы в фокальной плоскости коллиматора, а второй теодолит фиксирует нормаль к зеркальной поверхности контрольного элемента.

На первом этапе юстировки добиваются совпадения пятна от излучения лазера альтиметра и линии визирования приемного объектива альтиметра, которая задается лазером коллиматора и точечной диафрагмой. На втором этапе от первого теодолита передают направление на точечную диафрагму ко второму теодолиту, а контрольный элемент разворотами юстируют так, чтобы автоколлимационный блик от его зеркальной поверхности совпал с направлением на точечную диафрагму (с поправкой на разворот на 180 градусов). Таким образом, юстировкой добиваются, чтобы нормаль к зеркальной грани контрольного элемента была параллельна линии визирования приемного объектива лазерного альтиметра.

Однако данный способ не применим в условиях ограничения габаритов помещения для размещения стенда. Если невозможно установить второй теодолит между поворотным плоским зеркалом и юстируемым контрольным элементом, то требуется изобрести новый способ юстировки контрольного элемента линии визирования.

В основу изобретения положена задача создать способ юстировки контрольного элемента линии визирования объектива, при котором были бы уменьшены габариты всей установки, предназначенной для юстировки.

Для решения задачи используют совокупность действий, которые реализуются в установке, в которой в качестве источника света вместо лазера, освещающего точечную диафрагму, используют автоколлимационную трубу с перефокусировкой. На первом этапе юстировки автоколлимационную трубу фокусируют на точечную диафрагму (расположенную в фокусе Г-образного коллиматора, состоящего из главного зеркала, поворотного плоского зеркала и диафрагмы) и фиксируют как положение приемного объектива, так и автоколлимационной трубы с перефокусировкой. На втором этапе точечную диафрагму убирают, автоколлимационную трубу перефокусируют на бесконечность, поворачивают плоское поворотное зеркало на 90 градусов и юстируют (путем угловых и линейных перемещений) контрольный элемент, расположенный в центральном пятне экранирования приемного объектива таким образом, чтобы автоколлимационный блик от его зеркальной грани совпал с направлением линии визирования приемного объектива, которое сохраняется в автоколлимационной трубе с перефокусировкой.

На Фиг. 1 представлена схема установки для осуществления способа юстировки на первом этапе, где: 1 - объектив; 2 - контрольный элемент; 3 - вогнутое зеркало; 4 - плоское поворотное зеркало; 5 - диафрагма; 6 - автоколлимационная труба; 7 - стенд, на котором расположены элементы 3, 4, 5 и 6.

На Фиг. 2 представлена схема рабочего состояния установки на втором этапе юстировки, при котором плоское поворотное зеркало повернуто на 90 градусов и диафрагма 5 выведена из рабочего пучка.

Of - изображение точки Od в фокальной плоскости юстируемого объектива.

От - центр светящейся марки в предметной плоскости автоколлимационной трубы с перефокусировкой.

Od - центр диафрагмы 5.

О'т - центр автоколлимационного изображения светящейся марки в плоскости изображения автоколлимационной трубы с перефокусировкой.

Для осуществления изобретения изготавливают коллиматор стенда 7, состоящий из вогнутого зеркала 3, плоского поворотного зеркала 4, «ломающего» оптическую ось зеркала 3 на угол 90 градусов и диафрагмы 5, стоящей в фокусе вогнутого зеркала 3. Автоколлимационную трубу с перефокусировкой 6, например автоколлимационный теодолит типа 3Т2КА, имеющий в своей конструкции трубу с перефокусировкой, устанавливают на оптическую ось коллиматора, фокусируют его на точечную диафрагму таким образом, чтобы засветить объектив 1, в зоне экранирования светового пучка которого установлен контрольный элемент 2. Путем разворота объектива выставляют положение приемного объектива и фиксируют линию визирования путем обездвиживания объектива 1, стенда 7, и автоколлимационной трубы 6. На втором этапе (Фиг. 2) убирают диафрагму 5, разворачивают плоское поворотное зеркало 4 на 90 градусов, перефокусируют автоколлимационную трубу на бесконечность и путем угловых и линейных перемещений контрольного элемента 2 «приводят» автоколлимационный блик от зеркальной поверхности контрольного элемента на линию визирования (до совпадения точек От и О'т).

Линия визирования объектива - воображаемая линия, являющаяся осевой линией пучка лучей, выходящего из точечной диафрагмы в фокальной плоскости коллиматора и сходящегося в фокальной плоскости объектива приемного канала. Линия визирования объектива соединяет оптически сопряженные точки: центр марки От автоколлимационной трубы с перефокусировкой, центр точечной диафрагмы Od в фокальной плоскости коллиматора и центр ее изображения в фокальной плоскости объектива Of.

Вывод по решению поставленной задачи: в результате изобретенный способ позволяет решить задачу юстировки контрольного элемента при уменьшении расстояния между коллиматором и юстируемым объективом. Габариты установки могут быть уменьшены.

Способ юстировки контрольного элемента линии визирования объектива, установленного в зоне экранирования светового пучка объектива, осуществляют с помощью зеркального коллиматора, содержащего вогнутое зеркало, плоское поворотное зеркало, установленное на его оптической оси под углом 45 градусов, и точечную диафрагму, установленную в фокусе коллиматора. На первом этапе диафрагму освещают при помощи автоколлимационной трубы с перефокусировкой, установленной на оптической оси коллиматора и сфокусированной на эту диафрагму, посылают лучи через коллиматор в объектив и фиксируют положение линии визирования объектива. На втором этапе убирают диафрагму, перефокусируют автоколлимационную трубу на бесконечность, разворачивают плоское зеркало коллиматора на 90 градусов и юстируют контрольный элемент до совпадения автоколлимационного блика от его зеркальной плоской поверхности с линией визирования объектива. Технический результат - уменьшение габаритов установки, предназначенной для юстировки. 2 ил.

Способ юстировки контрольного элемента линии визирования объектива, установленного в зоне экранирования светового пучка объектива, который осуществляют с помощью зеркального коллиматора, содержащего вогнутое зеркало, плоское поворотное зеркало, установленное на его оптической оси под углом 45 градусов, и точечную диафрагму, установленную в фокусе коллиматора, отличающийся тем, что на первом этапе диафрагму освещают при помощи автоколлимационной трубы с перефокусировкой, установленной на оптической оси коллиматора и сфокусированной на эту диафрагму, посылают лучи через коллиматор в объектив и фиксируют положение линии визирования объектива, а на втором этапе убирают диафрагму, перефокусируют автоколлимационную трубу на бесконечность, разворачивают плоское зеркало коллиматора на 90 градусов и юстируют контрольный элемент до совпадения автоколлимационного блика от его зеркальной плоской поверхности с линией визирования объектива.