Способ изготовления световозвращателя Советский патент 1993 года по МПК G02B5/04 

Изобретение относится к оптико-механической промышленности, в частности к производству призменных световозвращателей (СВП).

Эффективность световозвращателя определяется диаграммой направленности отраженного излучения. Она зависит от отклонения двугранных углов между отражающими гранями от прямого, кривизны от- ражающих ивходной граней, неоднородностей материала призмы. В результате действия всех этих факторов диаграмма расширяется и эффективность уменьшается (см.ЙДБондаренко Методы контроля качества изготовления уголковых отражателей, ОМП, 1985 г., № 7, стр. 54-58).

Известен способ изготовления оптических уголковых отражателей по а.с. СССР №

756337, в котором производят механическую обработку трех жестко связанных вза- имноортогональных отражающих плоскостей в виде правильной трехгранной пирамиды из стекла. У пирамиды срезаны трехгранные вершины при основании. С помощью автоколлимационного устройства измеряют величину отклонений двугранных углов от прямого, аналитически рассчитывают угол компенсационного клина. Обрабатывают пластину из стекла с расчетной величиной клиновидности, разрезают ее на шесть треугольных пластин и закрепляют эти пластины в плоскости светового отверстия пирамиды, т.е. шестигранника основания. При этом попарно ориентируют плоскости главного сечения пластин в противоположные стороны у двух противоположных секторов основания пирамиды.

Этот способ является более технологичным как с точки зрения обработки, как и возможности активного воздействия на процесс производства. Однако ему присущи два серьезных недостатка. Первый из них заключается в том, что клином учитываются только ошибки в изготовлении двугранных углов, тогда как эффективность световозвращателя зависит также от кривизны отражающих и входной граней и нео- днородностей материала призмы. Второй заключается в том, что при малых величинах клиновидное™, соответствующей высокой точности изготовления призм, резко возрастает трудоемкость изготовления пластин, т.к. они должны быть выполнены с заданным отступлением от плоскопараллельно- сти в несколько интерференционных полос.

Цель изобретения - повышение эффективности световозвращателя. Эта цель до- стигаетсяусовершенствованием известного способа изготовления световозвращателя, который заключается в механической обработке трех жесткосвязанных взаимно ортогональных отражающих пло- скостей в виде правильной трехгранной пирамиды из стекла с отрезанными трехгранными вершинами при основании и контроле качества изготовления на автркол- лимационном устройстве. .

Отличительными признаками заявляемого способа является следующая совокуп- ность действий: вырезают из плоскопараллельного листа пластину в форме основания пирамиды; временно соеди- нпют ее с основанием пирамиды, изготавливают три стеклянных клина, одну боковую грань которых обрабатывают по форме поверхности среза угла основания пирамиды. Временно соединяют их с этими срезами так, чтобы острые ребра клиньев находились в плоскости наружной поверхности пластины. Затем отделяют пластину .от основания пирамиды и производят меха- ническую обр-аботку основания пирамиды вместе с клиньями в сепараторе на планшайбе со сферической обрабатывающей поверхностью, а после завершения обработки отделяют клинья, при этом радиус кривизны планшайбы и его знак определяют исходя из сопоставления диаметров изображения диафрагмы автоколлимацмониого устройства при фокусированиях его на бесконечность и на минимум величины изображения и направления перефокусировки.

Таким образом заявленный способ соответствует критерию новизна. Заявитель не обнаружил технических решений, имеющих сходные признаки с признаками,отличающими заявляемое решение от

прототипа и других технических решений в данной области, а следовательно, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

На фиг. 1-4 представлены отдельные фазы изготовления световозвращателя по заявляемому способу, где. 1 - стеклянная пирамида со срезанными трехгранными вершинами при основании, 2 -. плоскопараллельная пластина,3 - клин из стекла, 4 - планшайба со сферической поверхностью.

На фиг.1 показана стеклянная пирамида 1 со срезанными под прямыми углами, трехгранными вершинами при основании. По срезам к пирамиде 1 временно прикреплены три клина 3 из стекла, образуя единый блок.

На фиг.2 показаны временно соединенные с пирамидой 1 плоскопараллельная пластина2 и клин 3. На фиг.З и 4-обработка на планшайбе 4 сблокированных пирамиды 1 и клиньев 3.

Возможный вариант изготовления световозвращателя по заявляемому способу заключается в следующем. Изготавливают правильную трехгранную пирамиду из стекла и срезают трехгранные вершины при ос- новании. После полировки всех граней контролируют качество изготовления световозвращателя 1 на автоколлимационном устройстве. Для этого производят измерение размеров изображения точечной диафрагмы, образованного лучами, отраженными от внутренних поверхностей граней пирамиды 1 при освещении потоком света от автоколлиматора через входную грань пирамиды. Вырезают из плоскопараллельного листа пластину 2 по форме основания пирамиды 1 и временно соединяют ее с основанием пирамиды 1. Изготавливают три стеклянных клина 3. Поскольку срезы трехгранных вершин при основании пирамиды 1 плоские, грань клина 3, примыкающая к поверхности среза, тоже обрабатывается в виде плоскости, Затем временно соединяют клинья 3 со срезами пирамиды 1 так, чтобы, острые ребра находились в плоскости наружной поверхности пластины 2 (см.фиг.2). После этого отделяют пластину 2 от основания пирамиды 2. Далее устанавливают пирамиду 1 вместе с временно прикрепленными клиньями 3 на планшайбу со сферической обрабатывающей поверхностью 4 (см. фиг.З) и обрабатывают в сепараторе (на рисунках не указан). После завершения обработки входная грань пирамиды 1 вместе с временно прикрепленными клиньями 3 примет форму поверхности планшайбы 4 (см.фиг.4). Тогда отделяют клинья 3 от призмы 1 и на этом изготовление световозвращателя завершается (вопрос об оптических покрытиях отражающих граней в заявляемом способе не рассматривается). Радиус кривизны планшайбы, на которой производится доводка входной грани призмы 1, определяется следующим образом. Измерения размеров изображения точечной диафрагмы автоколлиматора производят дважды. Сначала при фокусировке автоколлиматора на бесконечность фиксируют размер изображения di и производят фиксацию положения плоскости изображения. Затем перефокусируют автоколлиматор до получения минимального размера изображения ds , фиксируют этот размер и положение плоскости изображения. По разности двух положений плоскости изображения определяют знак радиуса кривизны, а величину радиуса определяют, пользуясь соотношением

п Р0(пЯ-1 ) .

artfg(lf).

где Do-диаметр рабочей апертуры входной грани пирамиды

Я-длина волны осветителя коллиматора

п Я-показатель преломления материала пирамиды

f - фокусное расстояние объектива аз- токоллиматора

разность зафиксированных диаметров изображения диафрагмы автоколлиматора.

.По заявляемому способу были изготовлены пробные экземпляры световозвращателей в количестве 4 шт. Фиксация положения плоскостей фокусировки на бесконечность и при фокусировке на минимум размера изображения-производилось с использованием устройства, реализующего Способ определения величины фокусного расстояния и положения заднего фокуса оптической системы по а.с, СССР № 932341, а измерения размера изображения - с использованием Устройства анализа диаграмм направленности источника светового излучения по а.С; СССР № 843308. Радиусы кривизны планшайб для всех призм были определены разные, причем стрелки прогиба лежали в пределах от 0,5 до 3 интерференционных, колец на диаметре входной грани пирамиды. Во всех случаях получено повышение.эффективноети световозвращателей, что видно из приведенной ниже таблицы диаграмм направленности до и после доводки пирамид.

Теоретическая величина диаграммы направленности по уровню 0,5 от максимума

для пирамид составляет 5,2 угл.сек. (d 25,6 мм, Я 0,53 мкм). Таким образом, полностью подтвердилась высокая точность изго- товления световозвращателей по

5 предлагаемому способу.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа заключается в том, что возможно получение световозвращателей с самой высокой теоретически достижи0 мойэффективностью. Для Световозвращателя под №3 энергия на приемнике увеличилась с 5% до 93% от теоретически достижимой. Тем самым после доводки один световозвращатель с диаг5 раммой 5,4 обеспечивает такой же сигнал, какой до доводки обеспечивали только 15 серийных световозвращателей с диаграмг мой 24,4.

0 Формула изобретения

Способ изготовления световозвращателя, заключающийся в механической обработке трех жестко связанных взаимно ортогональных отражающих плоскостей в

5 виде правильной трехгранной пирамиды из оптического материала со срезанными трехгранными вершинами при основании, механической обработке основания пирамиды и контроле изготовления на автоколлимаци0 онном устройстве, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности световозвращателя, перед механической обработкой основания соединяют с основанием пирамиды дополнительно изготовленную

5 плоскопараллельиую пластину, выполненную по форме основания пирамиды, допол нительно изготавливают из оптическсг материала три клина, одну боковую грг.нь которых обрабатывают по форме поверхно0 сти среза угла основания пирамиды, соединяют их с этими срезами так, чтобы острые ребра клиньев находились в плоскости наружной поверхности пластины, затем отделяют пластину от основания пирамиды,

5 механическую обработку основания пирамиды производят вместе с клиньями в сепараторе на планшайбе со сферической обрабатывающей поверхностью, после механической обработки отделяют клинья, при

0 этом радиус кривизны планшайбы и его знак определяют при контроле качества изготовления световозвращателя автоколли- мгционным методом путем сравнения диаметров изображения диафрагмы авто5 коллимационного устройства при фокусиро- ваниях его на бесконечность и на минимум величины изображения и направления пе- рефокусировки.

cpvz.i

fa г. 2

Использование: производство призмен- ных световозвращателей. Сущность изобретения: на автоколлимационном устройстве, направленном на световозвращатель, определяют разность размеров изображения диафрагмы при фокусировке на бесконечность и на минимум изображения. По этим результатам аналитически определяют кривизну поверхности входной грани световозвращателя, соответствующей минимальной диаграмме направленности отраженного излучения. Затем со световозвращателем временно скрепляют три клина, выступающих ребрами на одинаковое расстояние от поверхности входной грани, и производят обработку входной грани вместе с клиньями (в сепараторе) на планшайбе со сферической поверхностью. 4 ил.