Оптико-электронное измерительное устройство с визуальной системой наведения Советский патент 1985 года по МПК G01J1/04 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптико-электронным устройствам, предназначенным для измерения энергетических характеристик электромагнитного излучения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.

Известно оптико-электронное устройство, содержащее объектив, опорный излучатель, модулятор и приемник излучения, и предназначенное для определения радиационной температуры объектов, расположенных на бесконечности, при этом площадь изображения объекта значительно перекрывает площадку приемника излучения. Контроль за стабильностью градуировки устройства в процессе эксплуатации осуществляется с помощью опорного излучателя. Излучение от опорного излучателя направляется на приемник с помощью плоского зеркала 1 .

Недостатком данного устройства является то, что на приемник попадает лищь незначительная часть всего потока, испускаемого излучателем. Остальная часть потока идет на нагрев корпуса и модулятора, что приводит к нестабильности их температуры и снижению точности измерений. Кроме того, устройство не снабжено оптическим визиром, поэтому не обеспечивается контроль за точностью наведения на объект, что также приводит к снижению точности измерений.

Наиболее близким к предложенному является оптико-электронное измерительное устройство с визуальной системой наведения, содержащее расположенные по ходу излучения зеркальный объектив, полевую диафрагму, конденсор со светофильтром, приемник излучения, а также визирное устройство 2.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, что обусловлено рядом факторов. Во-первых, из-за использования полупрозрачного зеркала на приемник попадает лищь часть излучения от объекта, что приводит к снижению уровня сигнала, а значит, и к снижению точности. Во-вторых, при наведении на объект нет контроля за положением его изображения на диафрагме поля зрения. В-третьих, конденсор, выполненный из одной линзы, не проектирует полевую диафрагму в плоскость приемника, что ведет к энергетическим потерям, так как из пучка лучей, идущего после конденсора, в котором установлен светофильтр, приемником вырезается часть энергии (излучения), что ведет к снижению точности измерения и к увеличению габаритов. В-четвертых, отсутствие опорного излучателя не позволяет контролировать постоянство градуировки устройства.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что оптико-электронное устройство с (Визуальной

системой наведения, содержащее расположенные по ходу излучения зеркальный объектив, полевую диафрагму, конденсор со светофильтром, приемник излучения, а также визирное устройство, снабжено опорным излучателем и зеркальным конденсором,установленными за зеркальны.м объективом, выполненным в виде сферического зеркала с центральным отверстием, установленного под углом к оси устройства с возможностью изменения угла наклона и

5 перемещения вдоль оси.

На чертеже изображена схема предлагаемого оптико-электронного устройства.

Устройство содержит исследуемый licточник 1 излучения, зеркальный объектив 2, полевую диафрагму 3, конденсор 4, свето-0 фильтр 5, приемник 6, визирное устройство 7, зеркальньш конденсор 8 и опорный изл чатель 9.

Исследуемый источник 1 излучения расположен на оси устройства, соединяющей

5 центр объекта с верщиной сферического зеркального объектива 2 и идущей под углом о. к оптической оси объектива. На отраженном главном луче, соединяющем верщину зеркального объектива 2 с полевой диафрагмой 3, сопряженной с плоскостью источника 1 излучения, и идущем под углом 2 ОС к падающему главному лучу, по.мещен конденсор 4, состоящий из двух компонентов с параллельным ходом лучей между ними для установки сменных светофильтров 5. На том же луче в плоскости, сопряженной

5 с плоскостями полевой диафрагмы 3 и источника 1 излучения, расположен приемник 6 лучистой энергии Полевая диафрагма 3, одна из сторон которой, а именно обращенная к зеркальному объективу 2. выполнена

0 в виде зеркальной сетки, нормаль к которой расположена под углом J3 к отраженному главному лучу, а под углом 2 к тому же лучу расположена оптическая ось визирного устройства 7 (визира). По.пожение оптической оси визира 7 выбирается

под таким углом У (углом наблюдения) к падающему главному лучу, что исключается виньетирование рабочего пучка лучей, идущего от источника 1 излучения к сферическому зеркальному объективу 2 и от

Q нолевой диафрагмы 3 к визиру 7, и создается удобство наблюдения. Связь с выбранным углом наблюдения У и углом главного луча на зеркальный объектив, схтакова, что величина угла р равна половине разности между углом наблюдения f и углом между падающим и отраженным главными лучами 2(Х :

/3 - 1 / Ч

2 сх). Я - g ( J На отраженном главном луче за центральным отверстием сферического зеркального объектива 2 помещен зеркальный конденсор 8, а под углом, равным удвоенному углу между отраженным главным лучом и нормалью к зеркальному конденсору в точке падения, расположен опорный излучатель 9. Оптико-электронное устройство работает следующим образом. Излучение от исследуемого источника 1, расположенного на конечном переменном расстоянии, собирается сферическим зеркальным объективом 2 и направляется на полевую диафрагму 3, на зеркальной поверхности которой формируется изображение источника излучения. Пройдя полевую диафрагму 3, излучение попадает на первый компонент конденсорной системы, после которого формируется параллельный ход лучей, а затем на светофильтр 5 и на второй компонент конденсорной системы. При этом оправа зеркального, объектива 2, являющаяся входным зрачком системы, проектируется со значительным уменьшением первым компонентом конденсорной системы в ,плоскость, в которую устанавливаются сменные светофильтры, что обеспечивает значительное уменьшение поперечных размеров светофильтров и конденсорной системы. После второго компонента конденсорной систе.мы излучение собирается на приемнике 6. При выбранной определенным образом конденсорной системе .можно работать в любой области спектра. При сопряженini плоскостей полевой диафрагмы и приемника обеспечиваются минимальные энергетические потери. Для точного наведения на объект с помощью визира 7 контролируется резкость и положение изображения источника на полевой диафрагме. Получение резкого центрированного изображения различных объектов, расположенных на разных расстояниях осуществляется путем изменения положения сферического зеркального объектива 2: поступательного перемещения его вдоль отраженного главного луча и - вращательного движения его относительно оси, проходящей через вершину объектива и лежащей в сагиттальной плоскости. При этом за счет поступательного движения изменяется соотнощение переднего и заднего отрезков объектива, а за счет вращательного производится центрировка изображения относительно полевой диафрагмы, нарушающаяся при поступательном перемещении зеркального объектива. Для контроля градуировки предлагаемого устройства служит опорный излучатель 9, сигнал от которого зеркальным конденсором 8 периодически направляется на приемник. Для этого служит специальное устройство, с помощью которого в нужный момент вводится поток от опорного излучателя 9 и перекрывается поток излучения от исследуемого источника 1. Введение в оптико-электронное измерительное устройство опорного излучателя с зеркальным конденсором, установленным за зеркальным объективом, выполненным в виде сферического зеркала с центральным отверстием, установленного под углом к оси устройства с возможностью изменения наклона и перемещения вдоль оси, позволяет повысить точность измерений за счет стабилизации чувствительности устройства, уменьшения влияния флуктуации фонового излучения на сигнал приемника излучения, исключения погрешностей измерений, связанных с расфокусировкой изображения исследуемого источника излучения на полевой диафрагме. Предлагаемое оптико-электронное измерительное устройство благодаря уменьшенным габаритам и легкой юстировке и настройке может широко при.меняться для работы в любых условия.х, включая лабораторные, заводские и полевые.

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ВИЗУАЛЬНОЙ СИСТЕМОр НАВЕДЕНИЯ, содержащее расположенные по ходу излучения зеркальный объектив, полевую диафрагму, конденсор, со светофильтром, приемник излучения, а также визирное устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено опорным излучателем и зеркальным конденсором, установленными за зеркальным объективом, выполненным в виде сферического зеркала с центральным отверстием, установленного под углом к оси устройства с возможностью изменения угла наклона и перемешения вдоль оси. S (Л 00 00 00 Од