Устройство для лазерного визирования

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Предназначено для прецизионного провешивания визирной линии и может быть использовано в исследовательских лабораториях и на производстве . Цель изобретения - повышение точности лазерного визирования. Устройство для лазерного визирования содержит точечный источник монохроматического света, мезооптический элемент, формирующий протяженное мезооптйческое изображение точки, аксиально несимметричный оптический фазовый элемент в виде одновитковой винтовой поверхности с шагом между первым и вторым этажами одновитковой винтовой лестницы, равным An, гдеЯ - длина волны света, п - показатель преломления света в материале, из которого изготовлен указанный оптический фазовый элемент. 4 ил ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

J (я)я G 02 В 27/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4649208/25 (22) 13.02.89 (46) 23.05.91, Бюл. М 19 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) Л.М.Сорока (53) 772.089(088,8) (56) Сороко Л.M. Гильберт-оптика, M.: Наука, 1981.

Лазерная технология синтеза киноформных и дифракционных оптических элементов. Новосибирск, 1987.

Коронкевич В,П. и др, Киноформные оптические элементы, Методы расчета, технология изготовления, практические применения. — Автометрия, 1985, М 1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ВИЗИРОВАНИЯ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, предназначено для прецизионного провешивания визирной линии и может быть использовано в исследовательских лабораториях и на производстве.

Цель изобретения — повышение точности лазерного визирования без увеличения поперечных размеров устройства для лазерного визирования.

На фиг.1 дано устройство для лазерного визирования; на фиг,2 — профиль аксиальнонесимметричного оптического фазового элемента; на фиг.3 и 4 — схема получения оптического фазового элемента, Устройство для лазерного визирования содержит точечный источник 1 монохрома„„ЯЦ„„1651263 А1 (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, Предназначено для прецизионного провешивания визирной линии и может быть использовано в исследовательских лабораториях и на производстве. Цель изобретения — повышение точности лазерного визирования. Устройство для лазерного визирования содержит точечный источник монохроматического света, мезооптический элемент, формирующий протяженное меэооптическое иэобра- . жение точки, аксиально несимметричный оптический фазовый элемент в виде одновитковой винтовой поверхности с шагом между первым и вторым этажами одновитковой винтовой лестницы, равнымЯП, гдеА— длина вол н ы света, n — показатель и реломления света в материале, из которого изготовлен укаэанный оптический фазовый элемент. 4 ил. тического света, меэооптический элемент 2, формирующий протяженное мезооптическое изображение точки, аксиально-несимметричный оптический фазовый элемент 3, экран 4 для наблюдения, фотоэмульсию 5 и шторку 6.

Устройство работает следующим образом.

Сначала его устанавливают на базовой плите или на направляющей, вдоль которой необходимо произвести прецизионное провешивание визирной линии. Включают точечный источник 1 монохроматического света, меэооптический элемент 2 и аксиально-несимметричный оптический фазовый элемент 3 устанавливают строго на общей оптической оси. Экран 4 для наблю1651263 дения устанавливают в заданную точку на исследуемой направляющей. Положение темной точки на экране наблюдения регистрируют на фотопленке, при этом время экспонирования выбирают в 5-20 раз больше номинального, Если на стадии предварительной настройки заявленного устройства возникает необходимость работать с яркой визирной линией, то аксиально-несимметричный оптический фазовый элемент убирают и устанавливают вновь для проведения основных прецизионных измерений, Аксиально-несимметричный оптический фазовый элемент, введенный в устройство; изготавливают при помощи вспомогательного устройства (фиг.3). Перед фотоэмульсией 5, установленной с возможностью поворота вокруг оптической оси вспомогательного устройства, устанавливают шторку 6 с секторным вырезом, центр которого находится на оптической оси вспомогательного устройства, Фотоэмульсию в процессе экспонирования поворачивают ступенчато Или плавно, при этом интенсивность света увеличивают ступенчато или плавно пропорционально углу поворота фотоэмульсии, пока не достигнут значения ф = 360 . Процесс экспонирования фотоэмульсии на этом заканчивают или повторяют требуемое число раз для получения меньшего разброса и дозировки, и линейной зависимости интенсивности света от угла ф Дозировку интенсивности света подбирают экспериментально так, чтобы после фотохимического проявления и отбеливания получилась ступенька между первым и вторым этажами одновитковой винтовой лестницы высотой il, n. По технологическим причинам удобно К взять равным не меньше М = 16 = 2, Если изготовить указанный

4 оптический фазовый элемент с двумя ступенями (К = 2), то повышение точности визирования будет достигнуто только вдоль одной из координатных осей, например вдоль оси

Х, Вдоль оси У точность визирования не повышается, Чтобы повысить точность визирования одновременно вдоль осей Х и У, число ступенек должно быть выбрано равным К = 4. Однако при этом вдоль направлений, которые образуют угол 45 с указанной системой координат, точность визирования будет лишь незначительно лучше. Чтобы повысить точность визирования также вдоль направлений, образующих угол -45 с исходной системой координат, необходимо число ступенек взять равным К = 8. При К =- 16 угловые вариации степени повышения точности визирования составят -30 $, а при К = 32 они уменьшатся до < 10Я,, Таким образом, верхний предел числа ступенек К определяется требованием на ступень угловой вариации степени

5 повышения точности визирования.

На оптической оси устройства формируется темное мезооптическое изображение точки, которое окружено светлыми кольцами, Причина этого в том, что любые

10 два диаметрально противоположных участка указанного оптического фазового элемента отличаются по высоте на величину

1/2 it пn, что эквивалентно сдвигу по фазе между соответствующими двумя компонен15 тами монохроматического света на 180, В результате этого минимум интерференционной картины образуется строго на оптической оси устройства.

На выходе оптического фазового зле20 мента формируется конический волновой фронт, диаметрально противоположные участки которого отличаются по фазе на

180 во всех точках, находящихся на оптической оси устройства, 25 Пример, Наружный диаметр мезооптического элемента, формирующего протяженное изображение точки, равен 0 =

= 100 мм. Наружный диаметр аксиально-несимметричного оптического фазового

30 элемента Dt< = 10 мм, Число ступенек оуновитковой винтовой лестницы п = 32 = 2, На длине L = 10 м положение темной визирной линии можно зафиксиро35 вать.с погрешностью около 6 мкм. Для достижения такой точности измерений диаметр мезооптического элемента, формирующего протяженное изображение точки, надо было бы увеличить до D = 100 мм =

40 =1м, Предлагаемое устройство дает более высокую точность прецизионного лазерного визирования, Это связано с тем, что поперечный размер темного пятна, которое

45 получается в заявленном устройстве, в 4 — 10 раз меньше поперечного размера яркого пятна, формирующегося в известном устройстве мезооптическим элементом тех же размеров. Кроме того, снижается стоимость

50 устройства. Стоимость мезооптического киноформа-аксиона возрастает примерно как квадрат его диаметра. Стоимость аксиально-несимметричного оптического фазового элемента, который не

55 содержит высоких пространственных частот, не превышает стоимости самого мезооптического элемента, который формирует протяженное изображение точки. Поэтому фактор зкономии составит около 50:1, если.1651263 размер темного пятна удастся сделать в 10 раз меньше размера светлого пятна, Формула изобретения

Устройство для лазерного визирования, включающее расположенные на одной оптической оси точечный источник,монохроматического света, мезооптический элемент, экран. для наблюдения с возможностью перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности лазерного визирования без увеличения поперечных размеров устройства, между мезооптическим элементом и экраном введен аксиально несимметричный оптический фазовый элемент, выполненный на плоском носителе с меняющимся фазовым рельефом в виде одновитковой винтовой лестницы с одинаковыми ступеньками, причем число

5 ступенек выбрано равным N = 2, где К—

К целое число, К 4, или в виде одновитковой плавной винтовой поверхности с образующей, перпендикулярной оптической оси, при этом скачок по высоте между первым и

10 вторым этажами одновитковой винтовой лестницы или винтовой поверхности равенн и, где А- длина волны света, а n — показатель преломления света в материале, из которого изготовлен оптический фазовый элемент.

1651263 фИ2З

Ф4/8.Ф.

Составитель E.Äîðoôåeàà

Редактор Л.Гратилло Техред М.Моргентал Корректор О Ципле

Заказ 1606 Тираж 339 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101