Устройство для контроля центрировки оптических систем Советский патент 1983 года по МПК G01M11/02 

IJ Изобретение относится к оптичес кому приборостроению, связанному с изготовл пием центрированных оптиче ких систем, и может быть использова но преимущественно для контроля цен рировки и юстировки оптических систем, например, фотографических объек тивов „ Известны устройства для контроля центрировки оптических систем, основанные на вращении контролируемой системы вокруг механической оси и наблюдении отраженных от поверхностей бликов, например, автоколли- мафюнная трубка Забелина С 5 3« В таких устройствах при поперечном смещении центра контролируемой поверхности относительно механической оси радиус враще1тя отраженного блика пропорционален смещению центра и определяет децентрировку контро лируемой поверхности относительно мехашгческой оси. Недостатком устройств такоЛ) . является их невысокая точность что обусловлено невозможностью вращения контролируемой системы точно вокруг постоянной и неизменной в про странстве оси. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля центрировки оптических систем, содержащее источник света, последовательно расположенные по ходу лучей фокусирующую линзу, зеркало с диафрагмой и клином проекционный объектив, призменную систему, включающую разделительный кубик и две прямоугольные призмы, и наблюдательную систему, включающую разделительный кубик, два вогнутых сферических зеркала, установленных с возможностью перемещения вдоль оптической оси, объектив и окуляр C2J Ввиду наличия в системе двух пря моуголышпс призм и двух зеркал со сферическими поверхностями, дающих встречное отражение , в системе возникают, из-за разных апертурных соотношений (обусловленных виньетиро ванием пучков в системе) полезных и вторичных пучков, довольно яркие паразитные изображения. Эти блики могут быть практически полностью устранены установкой нейтрального светофильтра (порядка 3-4-х крат) мегэду разделительными кубиками, но это приведет к снижению освещенности полезных изображений, что 22 снштсает возможности системы и приводит в конечном итоге к снижению точности и производительности контроля. Помимо этого, имеются ошибки изготовления прямызс углов прямоугольных призм и физическая невозможность контроля их с высокой точностью (не свыше 0,3 J, что также приводит к снижению точности прибора, а, следовательно, и к снижению в целом производительности труда. Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля центри-. ровки оптшюских систем, содержащем источник света, последовательно расположенные по ходу птей фокусирующую линзу, зеркало с диафрагмой и клином, проекционный объектив, призменную систему, включающую разделительш ш кубик и две прямоугольные призмы, и наблюдательную систему, включающую разделительный кубик, объектив и окуляр, призменная система снабжена двумя пентапризмами и разделительным кубиком, наблюдательная система снабжена прямоугольными призмами и пололштельными линзами, при этом в призменной системе один разделительный кубик установлен на входе, а другой разделительный кубик - на ьвыходе призменной системы, призменная и наблюдательная системы выполнены из двух ветвей, каждая ветвь приэменной системы включает н себя последовательно установленные входной разделительный кубик, пентапризму, прямоугольную призму и выходной разделительный кубик, каждая ветвь наблюдательной системы включает в себя положительную линзу, прямоугольную призму, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси и обирнй разделительный кубик. На фиг о 1 изображена в прямоугольной изометрической проекции схема устройства для контроля центрировки оптических систем; на фиг, 2 - эквивалентная схема устройства с другой компоновкой элементов призменной системы, Устройство для контроля центрировки оптических систем содержит источник 1 света, выполненный в виде лазера, за которым последовательно, по ходу лучей, установлены фокусирующая линза 2, клин 3, приклеенный к зеркалу 4, центральная часть (диаметром около 0,3 мм) которого (зеркала) вьшолнена без покрытия и расположена около точки фокусировки лучей от лазера. Наружная поверхность клина 3, приклеенного к зеркалу 4, перпендикулярна к оптической оси. За зеркалом 4 размещен проекционный объектив 5, фокус которого совпадает с центральной прозрачной частью зеркала 4или несколько смещен вдоль оптической оси. Кроме того, устройство содержит призменную и наблюдательную системы. Призменная система содержит разделитель11ый кубик 6, уста;новленный на входе призменной системы, в ходе лучей отраженных зеркалом 4 (лучи отралсаются ОТ -зеркала 4 после отражения света от поверхностей исследуемой системы и прохождения проекционного объектива 5), пентапризму 7 и прямоугольную призму 8, установленные взаимно перпендикулярно главными сечениями по одному направлению после разделительного кубика 6, пентапризму 9 и прямоугольную призму 10, установленные взаимно перпендикулярно главными сечениями по.второму направлению разделительного кубика 6, и разделительный кубик 11, установленный на выходе призменной системы перед наблюдательной системой.

Плоскости симметрии разделительных кубиков 6 и 11, проходяЕсие через сопряженные оптические оси, взаимно перпендикулярны, к разделительному кубику 6 обрар;ены преломляющими гранями пентапризмы 7 и 9, к разделительному кубику 11 - прямоугольные призмы 8 и 10, плоскости главных сечений пентапризм 7 и 9 взаимно перпендикулярны, плоскости главных сечений прямоугольньпс призм 8 и 10 также взаимно перпендикулярны.

Наблюдательная система содержит поло хительную линзу 12 и обращенную к ней гипотенузой гранью прямоугольную призму 13, установленные по одному направлению после разделительного кубика 11, положительную линзу 14 и прямоугольную призму 15, расположенные аналогично и установленные по второму направлению после разделительного кубика 11, разделительный кубик 16, установленю 1Й на выходе наблюдательной системы и обращенный входными гранями к гипотенузным граням прямоугольных призм 13 и 15. Положительная линза 12

вместе с прямоугольной призмой 13, а также положительная линза 14 вмес те с прямоугольной призмой I5 установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси относительно . разделительных кубиков 11 и 16. По одному из направлений после разделительного кубика 16 установлены объег тиБ 17 и окуляр 18, используемые

0 в целом как микроскоп, предметная плоскость которого расположена вблизи поверхностей положительных линз 12 и 14 при наиболее близких положениях этих линз соответственно вместе

5 с прямоугольными призмами 13 и 15 относительно разделительных кубиков 11 и 16; 19 - исследуемая система, 20 - глаз наблюдателя.

Вариант схемы устройства (фиг. 2)

0 полностью эквивалентен схеме на фиг. 1, и различается лишь разной взаимной установкой оптических узлов и деталей 6-11.

Устройство работает следующим об5 разом.

Лучи света, сфокусированные линзой 2 в центральной зоне зеркала 4, создают светящуюся точку, изображение которой проецируется объективом

Q 5 на исследуемую систему. Поверхности исследуемой системы последовательно создают изображения проецируемой точки лучами, отраженными от этих поверхностей. Лучи света, выхоиупэщие из исследуемой системы 19,

вновь проходят через объектив 5, отражаются от зеркала 4, поступают в призменную систему 6-11 и далее в наблюдательную систему 12-18. Призменная система 6-11 обладает тем

свойством, что имеет противоположное оборачивание объекта по двум направлениям 6, 7, 8, П и6, 9, 10, 11. В связи с тем, что призменная система 6-11 дает два противоположно

, ориентированных изобрал ения одного

объекта, эта призменная система за. дает в пространстве прямую линию, оптическую ось призменной системы, обладающую тем свойством, что точки,

0 расположенные на этой прямой, имеют одно изображение на выходе призменной системы. В случае поперечного смещения точек относительно этой прямой на выходе призменной системы возни5 кают двойные иаобрахсения точек, расстояния между кс-торыми определяет величины смещений точек с оптической оси призменной системы..Вви51ду того, что призменная система дает противоположное оборачивание объекта в направлении 6-1, она дает также противоположное оборачивание объекта в направлении 11-6. Поэтому эта призменная система в устройстве может быть использована и в переверну том варианте, т.е. разделительный кубик 11 является входным, а разделительный кубик 6 - выходным. Преимущества устройства заключает ся в следующем . В связи с тем, что в системе нет зеркальных поверхностей, дающих встречное отражение лучей, в устройстве полностью отсутствуют вторичные паразитные изображе ния , что приводит к повышению точности контроля и производительности контроля. Отсутствие в системе 26 паразитных бликов позволяет поставить после разделительного кубика 6 в другом по отношению к объективу 17 и окуляру 18 направлении объектив с мозатнмньми фотоэлементами, что позволяет Передавать информацию об исследуемой системе сразу на ЭВМ и, следовательно, резко повысить производительность труда. Полное отсутствие паразитных бликов раширяет функциональные возможности системы, так как позволяет применить мозаичные фотоэлементы с автоматическим измерением -величин децентрировок поверхностей и передавать получаемую информацию непосредственно на ЭВМ для последующей обработки, что приведет к повышению производительности труда.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦЕНТРИРОВКИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ, со.держащее источник света, последовательно расположенные по ходу лучей фокусирующую линзу, зеркало с диафрагмой и клином, проекционный объектив, призменную систему, включающую разделительный кубик и две прямоугольные призмы и наблюдательную систему, включающую разделительный кубик, объектив и окуляр, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, призменная система ,снабжена двумя пентапризмами и разделительным кубиком, наблюдательная система снабжена двумя прямоугольными призмами и двумя положительными линзами, при этом в призменной системе один разделительный кубик установлен на входе, а другой разделительный кубик - на выходе призменной системы, призменная и наблюдательная cиcтe fl)I выполнены из двух ветвей, ка)хдая ветвь призменной системы включает в себя последовательно установленные входной разделительный кубик, пентапризму, прямо угольную призму и выходной раздели(Л тельный кубик, каждая наблюдательной системы включает в себя полоет1тельную линзу, прямоугольную призму, установленные с возможнос1 тью перемещения вдоль оптической оси и общий разделительный кубик. ел |й

го

27г/г./

/

20

Фиг. г