Оптическая система гидирования и фокусировки телескопа Советский патент 1982 года по МПК G02B23/00 

(54) ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ГИДИРОВАНИЯ И ФОКУСИРОВКИ ТЕЛЕСКОПА Изобретение относится к астроном ическому приборостроению и может быть применено в телескопах, предназначенных дгГя астрофизических наблюдений, и в астрогеодезических телескопах, предназначенных для точной лазерной локации Луны и спутников с целью изучения фор мы земного шара, распределения масс внутри Земли, дрейфа материков и т. д. Для получения высокого качества изображения и точных результатов наблю дения необходимо .обеспечить точное отслеживание объекта наблюдения телескопом, (гидирование), а также его точную фокусировку. Для этой цели телескоп можно снабдить гидом-телескопом и выверителем фокусировки. Однако в систем телескоп-гид механических и тепловых деформаций, люфтов в креплении оптики и явлений механического гистерезиса при изгибе конструкции может возникнуть рассогласование между визирны,ми осями телескопа и гида, так называемы дифференциальный изгиб, который можно устраните с высокой точностью при помощи компенсаторов ди1х})еренш ального изгиба. Известны телескопы, снабженные гидами с компенсаторами ди{)ференциальнс)го изгиба механического типа. Постоянство фокусировки при этом обеспечивается конструктивной жесткостью труб телеско-. пов, хорошей теплоизоляцией и термокомпенсаторами l Недостатком указанных конструкций является невозможность их применения на больших телескопах, так как механические компенсаторы дифференциального изгиба не компенсируют температурную компоненту дифференциального изгиба, явления механического гистерезиса н люфты, которые не толгло невозможно устранить но даже прогнозировать в конструкшш больших телескопов. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является оптическая система гидирования и фокусировки телескопа, содержащая объектив телеско- 39 па, мезсанизм фокусировки телест-сопа, кассетодеряштель с фотографической кассе-той, гид, неподвижно соедшгенный с грубой телескопа, расположенной на Kaccefo держателе, саеч щуюся марку и приемншс излучения выверителн фо1сусировки, два . пектаогра катепя, один иа которых распо ложен ка краю светового диаметра объектнва телескопа, клиновой компенсатор фокальной резкости, компенсатор двс фероИ циального 1гогкба со светящейся ьгаркой трип1 ельь-:остике располо/кег-шый между с ъектнБом телесхота л 1)бъе2:л uacw гида, плоско-параллельную пластику, paciioj:c« женную перед фокальной г лоскйс-гыо с возмо шостью качания отьоснтелгы-ю двух взаимно перпендшсуляр фк осек от фотоэлектрзкеского следящего прИБс-.ча, приемник излучения которого распслозкел на краю фокальной плоскост ; гида. точной фокус фовке два изо6}заженЕя 1ятрн ховой марки выверятеля фокусирозак но-ниально совмещены, Вьюеритель фокуси- РОБКИ снабжен onTifiecKUM комленсатором фокальной разности приборов, ус -агсаалкБаемых в фозгусе телескопа, Изобрамаэтгле светяшейсл fv apitK компенсатора дкЬферон циалъного йзгнба ходом лучей через тпавное зеркало теласкопа, трю1пельмости; (конструкдия, эквавалентная триппель призме) и обьектив гида проецируется ка приемык из.ч гчения хомпенсаторга длф ференщ1аль 1пго изгиба в фокальной плос™ кости гида через плоско--параллслънук оптическую nJiacTmiy качания которой относительно двух вэгэимио пер пендшсулярпь х соей через управляюигнй усилитель uo.iii;jijO4eir к приеМлнку иэ.тг/. чения. При смеше(-пп1 изображения марки на npHervrijffie иалучателЯ; вызванйом Д тф ференЩ5а;) изгибом, пло-с к о-параллель лая пластиг а автоматически ЕШБорачипает ся и во;зврощйет изображемие марки точно Б исходное положекке. Но при этом изоб ражение .зве;з-ды с.ешаеих я с центра при™ емника пщо на валичитту диф-4йренциальног : лпгиба,. Приводы телеохопа по часовому воденшо t и склонению о-, электр}гчесЕЯ соедпиенньш с фотодиодом, точно восстепа.вл}ша йт каведенне теле--скопа с гадом нэ заезду.. Эта система гидирования к фокусировки обеспечивает высокую точность паблюдекнй телескопа и может быгь ;грг:меиэна на телескопах бо;гыиого диаметра и телескопах с маль.м относительным отверстием, она сама мо-жет обладать весы.а малым (менее 1:2ОО отиоснтельнь м ответктием, -так кшс ато существенно не в.пяякт ни на точность 24 автоматического наведения изображения марки компенсатора д 1фференш1ального sorKoa на центр приемниз-са, ни на точ ность нониального совмещения двух изоб™ ра.жений штриховой марки вьшерителя фо Ёсусировкн 21 . Однако указанная система характеризуется С.ЛОХШОСТЫО узла светящихся марок вьшерителя и яомпенсатора днфферекниального изгиба, сложностью его размеiiiiiHHii в весьма ограниченном прифокаль- HOW пространстве телескопа, наличием слогкной системы наблюдения изображений свегйщейся марки 1 ызерителя фо1суснроЕ1- ю; в виде спещ ального перископа с дополнительной зеркальной системой для введения в него изображемин, причем окуляр перископа lie удается вывести в удобную П031ГШГЮ к окуляру гида. Кроме TOio, практ/гчески невозмолдао объединить JtOivmeficaTOp дифференшшльного изгиба и 1зь.;геритель фокусировки в ед -гкую систему и сделать выверитель фокусировки авто- маткческил;. Цель изобретения - упрощрние конст- pyKiUui и обеспечение возможности авто- матичесаан фокусировки телескопа. Указанная цель дост11гается тем, что в оптической системе Г адирования и фокУ сировзск телескопа, содерл ащей объектив телескопа, MexaiiH3M фокусировки телескопа, касс9тодер сатель с фотографической кассето.й, гид, нелодвклаю соедш-генный с трубой телескопа, расположетп-юй на кас сетодер : ателе, светяшзпося марку и при- ем1гюс излз 1бния выверктеля фокусировки, два пентаотражагеля, один из которых расположен на краю светового диаметра объектива телес.копа. клиновой ком.пенса тор фокальной резкости, комленсат-ор диф- ферекш-тального гьзгиба со светящейся маркой, фкппе.гомост1ж, расположенный ме;-кду объектг-то-м телескопа и объективом гида, п.лоско -«Парэллелъную пластину, расположенщю перед. ф|окальной nnoc tocтъю гида с возможностью качания относительно двух взаимно перпенди ;улярных осей от фотоелектрического следяшего привода, приемник из.;тучения которого распотожен на краю фокальной плосксюти гида, О5тгическке оси пентаотрзжателей .вьшерителя фоггусировкн и компенсатора ди(|)4 ерен1шального нагиба расположены в одной п.лоскостн, причем второй пентаотражатель расположен на краю светового диаметра объектива пзда по другую сторону относительно оптической оси объекшва гида or тржшельмостш а, привмкин излучения выЕерите.ля фокусировки

помешен на противоположномпо отноше-I нию к.приемнику излучений компенсатора дифференциального изгиба краю фокальной плоскости гида и электрически соединен .через управляющий усилитель с меха низMOM фокусировки телескопа, при этом светящиеся марки выверителя фокусировки и компенсатора дифференциального изгиба совмещены.

На чертеже представлена оптическая система гидирования и фокусировки теле скспа.

Система строит изображение 1 звезды в телескопе, изображения 2 звезды в ги- |Де и включает главное зеркало 3 теле- скопа (объектив), кассетодержатель 4, фотографическую кассету 5 с фотопластинкой, светящуюся марку 6, установленную на. кассетодержателе, суппорт 7 кассе тодержа теля, крепление 8 суппорта кассетодержэтеля (спайдер), первый 9 и вто рой 1О пентаотражатели выверителя фоку- сиррвки, гид 11, объектив 12 гид.а, триппельмостик 13, плоско-параллельную оптическую пластину 14, приемник излучеНИН фотогида 15, приемник 16 излучения компенсатора дифференциального изгиба, чувствительный по двум координатам, приемник 17 излучения выверителя фокусировки, чувствительный по одной координате, управляющий усилитель 18 компенсатора дифференциального изгиба, управляющий усилитель 19 выверителя фокусировки, механизм 2 О фокусировки телескопа, изображение 21 марки 6 на приемнике излучения компенсатора дифференциального изгиба, изображение 22 марки 6 на приемнике излучения выверителя фокусировки компенсатор фо1 альнойра; ности из двух одинаковых оптических клиньев 23, мехамизмы 24 качания плоско-параллельной пластины, трубу 25 телескопа.

Изображение 1 звезды находится в фокусе телескопа на фотопластинке, которая помещена в фотокассету 5, одновременно изображение 2 той же звезды в фокальной плоскости гида удерживается в центре приемника излучения фотогида 15 на протяжении всей экспозиции.

Луч компенсатора дифференциального изгиба от марки 6, отразившись от края главного зеркала 3 телескопа и пройдя триппельмостик 13, объектив 12 гида, плоско-параллельную оптическую пластину 14, попадает в центр чувствительного по двум координатам приемника 16 излучения компенсатора дифференциального изгиба, где образуется изображение 21 марки. Луч выверитепя фокусировки от

марки 6, отразившись от противоположного края зеркала 3 телескопа, пройдя через пентаотражатели 9 и 1О, объектив 12 гида, плсх:ко-параллельную оптическую пластину 14, попадает в центр чувстеительного по одной координате (в плоскости чертежа) приемника 17 излучения выверителя фокусировки, где образует взображение 22 марки. При появлении дифференциального изгиба в системе телескопгид изображение марки с 1ешается от {центра приемника 16 излучения, н возникший вследствие этого электрический сигнал через усилитель 18 заставляет привод 24 повернуть плоско-параллельную пластину н возвратить тем самым изображение 21- марки в исходное положение.

При этом изображение 2 звезды сме- щйется этой же плоско-параллельной пластиной на величину. Д1ф|)еренциального изгиба, и фотогцд 15, воздействуя на приводы точной коррекции телескопа по часовому ведению н склонению, восстанавливает точное визирование фотогидс м на звезду, однобременно изображение 1 звезды на фотопластннке, сошедшее с исходно точки экспонирования, снова точно возвращается обратно. Если одновременно происходит и расфокусировка, то изображение 22 марки на приемнике излучения выверителя фокусировки смещается в плоскости чертежа в ту или иную сторону в зависимости от направления расфокусировки телескопа. Но по этой же причине одновременно смещается и )Е зображение 21 марки на приемнике 16 излучения кокгаенсатора дифференциального изгиба, ио плоско-параллельная пластина 14 возврашает это изображение автоматически на место и удерживает точно а то время, как механизм 20 фокусирошси, получив электрический сигнал от приемника 17 излучения через упрзвлякикий усилитель 19, перемешает вдоль опшческой оси телескопа кассетодержатель и возвращает изображение 22 марки на пентр приемника 17 излучения выверителя фокусировки.

Таким образом, компенсатор дифференциального изгиба и вьюеритель фокусировки работают взаимосвязанно, причем юоб ражение марки на приемнике излучения компенсатора ди})ференциального изгиба является нуль-пунктом для работы автоматического выверителя фокусировки, который для вьтолнения точной фокусировки Телескопа точно удерживает расстояние между двумя изображениями Марок, уста7новленное при первоначальной юстировке телескопа. Для обеспечения стабильнсюти одновременной ршботы выверителя фокусировки и компенсатора дифференциального изгиба необходимо, чтобы скорость отслеживания положения изображения марки компенсатором дифференциального изгиба превышала скорость: отслеживания изоб ражения марки выверителя фокусировки. Таким образом, упрощение конструкции системы гндирования и фокусировки и обеспечение возможности автоматической фокус}фовки достигаю1х:я тем, что на кассетодержателе телескопа вместо двух светящихся марок установлена одна обща для выверителя фокусировки и компенсатора дифференциального изгиба, на краю светового диаметра телескопа установлен только один пентаотражатель, а другой по ходу луча от первого перенесен на .край светового диаметра объектива гида по другую сторону от триппельмостика компенсатора дифференциального изгиба, а в фокальной плоскости гида по другую сторону от приемника излучения компенсатора дифференциального изгиба, чувстви тельного к перемещению изобр)ажения по двум взаимно перпендикулярным координатам, установлен приемник излучения выверителя фокусировки, чувствительный к перемещение изображения марки по одной координате, в плоскости хода лучей, электрически соединенный через управл5по щий усилитель с механизмом фокусировки телескопа. Формула изобретения Оптичес:кая система гидирования и фокусировки телескопа, содержащая объектив телескопа, механизм фокусировки те- лескопа, кассетодержатель с фотографИ ческой кассетой, гид, неподвижно соединенный с трубой телескопа, расположенно на кассетодержателе, светяшуюся марку и приемник излучения выверителя фокусировки, два пентаогражателя, один из которых расположен на краю светового диаметра объектива телескопа, клиновой компенсатор фокальной резкости, компенсатор дифференциального изгиба со светящейся маркой, триппельмодтик, расположенный между объективом телескопа и объективом гида, плоско-параллельную пластину, расположенную перед фокальной плоскостью гида с возможностью качания относительно двух взаимно перпендикулярных осей от фотоэлектрического следящего привода, приемник излучения которого расположен на краю фокальной плоскости гида, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и обеспечения возможности автоматической фокусировки телескопа, оптические оси пентаотражателей выверителя фокусировки и компенсатора дифференциального изгиба расположены в одной плоскости, причём второй пентаотражатель расположен на краю светового диаметра объектива гида по другую сторону относительно оптической оси объектива гида от триппельмостика, приемник излучения выверителя фокусировки помещен на противоположном по отношению к приемншсу излучения компенсатора Д1ф|)еренш1ального изгиба краю плоскости гида и электр1гчески соединен через управляющий усилитель с механизмом фокусировки телескопа, при этом светящиеся марки выверителя фокусировки и компенсатора дифференциального из,гиба совмещены. Источншси информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 478280, кл. G О2 В 23/02, 1973, 2.Иоаннисиани Б, К. и др. 2,6 м зеркальный телескоп им. акад. Шайна. Известия Кр. АО АН СССР. Изд. Ртаука, 1976, с. 208-223 (прототип). 7

f( приводам точнойКоррекции, tf телескопа