Способ фокусировки телескопического объектива и устройство для его осуществления

 

Использование: оптико-механическое приборостроение для фокусировки объективов , преимущественно, с малыми световыми диаметрами и малыми относительными отверстиями, например, в конструкциях пространственных фильтров. Сущность изобретения состоит в том, что наблюдают совмещение двух изображений светящейся марки, полученных с помощью зрительной трубы и двух пентзпризм путем качения плоского зеркала в фокальной плоскости телескопического объектива, и авто кол иматор. При этом наблюдают рефлексы от двух лучей на поверхности телескопического объектива и совмещают их попарно и симметрично относительно центра телескопического объектива. Совмещают изображения светящейся марки. Наводят оба изображения светящейся марки на центр координатно-чувствительного фотоприемника до получения нулевых отсчетов. Приводится также устройство для реализации способа. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 M 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776699/10 (22) 02,01.90 (46) 07.09.92. Бюл.гл 33 (71) Ленинградское оптико-механическое объединение им, В,И.Ленина (72) А.С.Васильев и В.В.Земсков (56) 1. "Мощные лазеры и взаимодействие излучения с плазмой", том 103, M,: "Наука", 1978, 2. "Взаимодействие лазерного излучения с термоядерными мишенями", том 133, M. "Наука", 1983.

3. Н.Т.Ельников и др. "Сборка и юстировка оптико-механических приборов" M.:"Машиностроение", 1974, с.183.

4. AC. СССР М 263927, кл. G 02 В 23/04, 1968 r. (54) СПОСОБ ФОКУСИРОВКИ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОГО ОБЪЕКТИВА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: оптико-механическое приборостроение для фокусировки объектиИзобретение относится к области оптико-механического приборостроения и может быть использовано для фокусировки телескопических объективов, в особенности, с малыми световыми диаметрами и малыми относительными отверстиями, встречающимися, например, в конструкциях пространственных фильтров (узлов развязки), применяемых в с ловых лазерных установках.

Известен способ фокусировки телескопических объективов с помощью зрительной трубы и подвижной пентапризмы, расположенной на продолжении ее оптической оси и последовательно устанавливае(в> Ы.(<и1 1 760423 А 1 вов, преимущественно, с малыми световыми диаметрами и малыми относительными отверстиями, например, в конструкциях пространственных фильтров. Сущность изобретения состоит в том, что наблюдают совмещение двух иэображений светящейся марки, полученных с помощью зрительной трубы и двух пентапризм путем качения плоского зеркала в фокальной плоскости телескопического обьектива, и автоколиматор.

При этом наблюдают рефлексы от двух лучей на поверхности телескопического обьектива и совмещают их попарно и симметрично относительно центра телескопического объектива. Совмещают иэображения светящейся марки. Наводят оба изображения светящейся марки на центр координатно-чувствительного фотоприемника до получения нулевых отсчетов. Приводится также устройство для реализации способа. 1 э.п.ф-лы, 1 ил, мой на краях апертуры телескопического обьектива, в фокусе которого расположена контрольная сетка с перекрестием.

Наблюдая в окуляр зрительной трубы, производят измерение величины смещения иэображения контролькой сетки с помощью отсчетного устройства окуляра. Передвинув пентаприэму на другой край апертуры телескопического объектива, производят повторные измерения и по формуле вычисляют расфокусировку Х >.О. . а +as Х m.o. где Гв.o. — фокусное расстояние телескопического объектива;

1750423

50 а и а — смещения изображения контрольной сетки, измеренные в факальнай плоскости зрительной трубы, при двух установках пантапаизмы, Гэр.тр. — фокусное расстояние зрительной трубы;

 — измерительная база, причем P ==Dm.î. Dï где Dm,, — световой диаметр телескопическа! 0 Обьектива;

D, — световой диаметр пентапризмы.

Знак расфокусировки определяется по напоавлению движения изображения контрольной сетки при перемещении пентапризмы, Недостатком указанного способа является: недостаточная точность фокусировки вследствие влияния вибраций на положение изображения контрольной сетки, а так>К8 Низкая 4 ItIICTIINT8IIbHOCT CflÎC063, которая определяется возможностью измерения Величин а I и а2, а в предельном случае (когда расфокусировка стремится к нулю. ro и а (а2) — О) определяется чувствительнаcTbI0 поперечных HBB0 0K N составляет 3 — б мкм в зависимости от фокусного расстояния окуляра, причем эта величина удваивается, поскольку наВОдки асущ8стиляются дважды

Известен также- способ фокусировки

: (прототиг1) с помощью зрительной трубы и двух пентаатражателей путам наблюдения нониальнога совмещения двух изображений светящейся марки при ее совпадении с факальной пласкОстьк> 38ркала т8лескопа, Известный Выверитель фокусировки зеркала телескопа содержит два пентаотра>кателя, один из которых имеет светаделительную грань, расположенных на продолжении оптиче кой оси зрительной трубы и на краях апертуры зеркала телескопа; светящуюся марку, располаженну о в фокальн=-й плоскости зеркала телескопа и делитель луча с фильтрами, Недостатком известного способа и устройства (выверителя) для фокусировки телескопических объектиВОВ, распалО>кенных В реальных производственных условиях, является влияние вибраций на стабильность положения изображения светящейся марки, чтО снижает тОчнОсть фОкусировки. Кроме того, поскольку пентаотражатели расположены на одной оптической оси, их невозможно c6IINBNTb BrIJIGTb Qo KBcBHNII световыми габаритами, т.е. Не обеспечивается фокусировка телескопических объективов с малыми световыми диаметрами и малыми относительными отверстиями.

Цель.а изобретения является павыаение тачнОсти фокусирОВки эа счет устранения влияния вибраций на положение изображения светящейся марки и обеспечение возможности фокусировки телескопических обьективов с малыми световыми диаметрами и малыми относительными отверстиями.

Поставленная цель в способе достигается тем, что при фокусировке телескопического обьектива с помощью зрительной трубы N двух пентапризм путем совмещения двух изображений светящейся марки в задней фокальной плоскости телескопического объектива устанавливают плоское зеркало, поворачипают ега до попарного и симметричного относительно оптической аси телескопического объектива совмещения рефлексов от двух лучей на поверхности телескопического обьектива путем перемещения телескопического обьектива вдоль его оптической оси, совмещают в поле зрения окуляра два изображения светящейся марки, переключают пале зрения зрительной трубы на дополнительно введенный фотоприемник, выполненный коОрдинатна-чувстВительным, получают изображение первой светящейся марки перемещением телескопического объекпсаа Вдоль его оптической аси и перемещением координатна-чувствительного фотоприемника в наг:равлении, в котором перемещаются изабра>кения светя щейся марки при расфокусиравке телескопич8ска го объектива, совмещают изображение светящейся марки с центром координатно-чувствительного фотоприемника, о ем судят по получению нулевого

Отсчета с координатно-чувствительным фотоприемником, получают изображение второй светящейся марки, при этом одну половину отсчета с координатно-чувствительного фотоприемника компенсируют путем перемещения телескоп и:еского объектива вдоль его оптической оси, а вторую половину отсчета — путем перемещения координатно-чувствительного фотоприемника.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве для фокусировки телескопического объектива, содержащем зрительную трубу, перед которой на краях апертуры телескопического объектива установлены две пентапризмы и марки, в задней фокальной плоскости телескопического объ-. ектива установлено с возможностью llosoрота относи ельно двух взаимно перпендикулярных осей плоское зеркало, зрительная труба снабжена автоколлимациОнным окуляром с маркой, при этом марка расположена в окуляре, а в качестве ее подсветки используется лазер, причем в фокальной плоскости зрительной трубы через

50 осветитель введен координатно-чувствительный фотоприемник с механизмом точного перемещения и соединенный с индикатором положения изображения марки на координатно-чувствительном фотсприемнике.

Кроме того, между лазером и маркой могут быть размещены светоделительная призма, шторка, установленная с возможностью поочередного перекрывания лучей, выходящих из светоделительнсй призмы, дополнительный обьектив и коллективная линза, плоская поверхность которой совмещена с маркой и находится в задней факельной плоскости дополнительного объектива, а две подвижные пентапризмы расположены на параллельных направляющих, На чертеже показана конструктивная схема устройства для реализации способа фокусировки, В фокальной плоскости елескопи еского сбъектива 1, имеющего фокусировочную подвижку в корпусе 2, установлено плоское зеркало 3 с воэможностью качания относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Перед телескопическим объективом размещается приборный стол 4, закрепленный на выдвижной поворотной штанге подвижного штатива с возмо;кностью качания относительно вертикальной и горизонтальной (параллельно длинной сто.роне стопа) осей, Подвижные пентапризмы

5 и 6 расположены на параллельных направляющих 7 перед обьективом 9 автоколлиматора и снабжены шкалами 8. Диагональные зеркала 10 обеспечивают компактность прибора. С помощью поворотной призмыкуба 11 осуществляется переключение с визирной сетки 12 со светящейся маркой окуляра 13 на координатно-чувствительный приемник излучения 14, установленный на подвижной каретке микрометрического механизма 15, действующего в измерительном направлении.

Измерительное направление — это то направление, в котором перемещаются изображения светящейся марки при расфокусировке телескопического обьектива, Сигнал рассогласования с приемника излучения 14 регистрируется на электрическом индикаторе 16. В фокальной плоскости объектива автоколлиматора установлен коллектив 17 с маркой, подсвеченной лазерным осветителем с разделителем луча, состоящим из лазера 18, светоделительной призмы-ромба 19, шторки 20 с тремя фиксированными положениями и положительной линзы 21, фокус которой совмещен с фокусом автоколлиматора. Автоколлиматор состоит из объектива 9, зеркал 10. кол5

10 t5

45 лектива 17 с маркой, установленной в фокусе объектива, и подсвеченной лазерным осветителем с разделителем луча. Визуальный канал зрительной трубы устройства состоит из объектива 9, зеркал 10, призмы-куба 11, сетки 12 и окуляра 13. Фотоэлектрический канал содержит объектив 9, зеркала 10, поворотную призму-куб 11 в соответствующем положении, координатно-чувствительный приемник излучения 14 и электрический индикатор 16, Установка плоского зеркала 3 может быть выполкена следующим образом: на фокальный торец фланца ставим зеркало своей зеркальной поверхностью; корпус 2 с фланцем образуют сферический шарнир.

После выполнения необходимых качаний зеркала с фланцем, последний фиксируется на корпусе.

Фокусировка телескопического объектива 1 осуществляется следующим образом.

Качая плоское зеркало 3 и приборный стол

4 с автоколлиматором, наблюдают рефлексы А,В и A, от двух лучей на поверхности телескопического обьектива 1 в прямом и обратном ходе и совмещают их попарно и симметрично относительно центра телескопического объектива. Этой операцией достигается сопряжение оптических осей автоколлиматора и телескопического объектива и обеспечивается равенство параметра

В и формуле (1) для двух изображений светящейся марки, что исключает влияние остаточных аберраций на результат фокусировки. Далее, наблюдая в окуляр 13, перемещением телескопического объектива 1 в корпусе 2 совмещают два изображения светящейся марки, т,е. этой операцией осуществляется фокусировка телескопического объектива с визуальной точностью (чувствитепьность на уровне 3 — 6 мкм в плоскости визирной сетки 12 в зависимости от фокусного расстояния окуляра 13), Поворотом призмы-куба 11 переходим на фотоэлектрический канал фокусировки. Включая шторкой 20 лазерного осветителя поочередно иэображения светящейся марки, наблюдаем. за показаниями электрического индикатора 16. В случае расфокусировки телескопического объектива эти показания отличны от нуля. Половину отсчета выбираем за счет перемещения телескопического объектива в корпусе 2, а вторую — эа счет перемещения координатно-чувствительного поиемника излучения 14 в измерительном направлении. Производим проверку, переключив шторку в положение И (считаем, что до этого она была в I положении). Если показания по электрическому индикатору вновь отличны от нуля, то повторяем пред1760423

ыдущие операции и производим проверку, переключив шторку в положением, И так до тех пор, пока показания по электрическому индикатору не будут равны 0 при обоих положениях шторки {l и ll). Ба этом процесс фокусировки заканчивается и на место плоского зеркала 3 устанавливается штатный фокальный узел.

Рассматривая способ фокусировки, описанный в прототипе, видим, что точность фокусировки телескопических обьективов ограничена влиянием вибраций на стабильность положения изображения светящейся марки, Рассматривая we конструкцию прототипа., видно, что пентаотражатели расположены на одной оптической оси, а это обстоятельство не позволяет их сближать вплоть до касания своих световых габаритов, т,е, не обеспечивается фокусировка телескопических объективов с минимальными световыми диаметрами.

Предлагаемый способ фокусировки предназначен для фокусировки телескопических объективов линзовых телескопов многоканальной лазерной установки. Он основан на применении автоколлимационного фотоэлектрического визира со светящейся маркой в его фокусе и двух подвижных пентаприэм, расположенных на продолжении его оптической оси и на краях апертуры телескопического обьектива и плоского зеркала в его фокусе, Совокупность телескопического объектива с плоским зеркалом в его фокальной плоскости представляет собой световозвращатель, и тем самым фокусируемый телескопический объектив становится нечувствительным к вибрации, что дает возможность повысить точность фокусировки и одновременно позволяет использовать высокую чувствительность фотоэлектрического координатного приемника излучения (чувствительность на уровне 0,5 мкм) и в еще большей мере повысить точность фокусировки.

Конструкция устройства выполнена таким образом, что лазерный осветитель марки с оазделителем луча на два канала размещен в автоколлиматоре,что позволило установить подвижные пентапризмы на параллельных направляющих и сближать их вплоть до касания своими световыми габаритами, причем использование лазерного осветителя позволяет эти световые габариты уменьшить до минимума, T,е, возможно производить фокусировку телескопических объективов с малыми световыми диаметрами и относительными отверстиями.

Формула изобретения

1. Способ фокусировки телескопического объектива с помощью зрительной трубы и двух пентапризм путем совмещения двух изображений светящейся марки, о т л и ч в,о шийся тем, что, с целью повышения точности фокусировки, устанавливают в задней фокальной плоскости телескопического объектива плоское зеркало, поворачивают его до попарного и симметричного относительно оптической оси телескопического объектива совмещения рефлексов от двух лучей на поверхности телескопического обьектива путем перемещения телескопического объектива вдоль его оптической оси, совмещают в поле зрения окуляра два изображения светящейся марки, переключают поле зрения зрительной трубы на дополнитегьно введенный фотоприемник, E üIïîëHåííûé координатно-чувствительным, получают изображение первой светящейся марки перемещением телескопического объектива вдоль его оптической оси и перемещением координатночувс вительного фотоприемника в направлении, в котором г1еремещаются изображения светящейся марки при расфокусировке телескопического объектива, совмещают изображение =âåòÿщейся марки с цоHl"ÎG1 . I:ooppIII >этно-чувствительного фотоприемника. о чем с>>дят> IIG получению нулевого отсчета с координатно-чувствите "IL.но>го фотоприемни а, получают изображение второй светящейся марки, при этом одну половину отсчета с координатно-чувствительного фотоприемника компенсируют путем перемещения телескопического объектива вдоль его оптической оси, а вторую половину отсчета — путем перемещения координатно-чувствительного фотоприемника, 2. Устройство для фокусировки телескопического объектива, содержащее зрительную трубу, перед которой на краях апертуры телескопического обьектива установлены две пентапризмы, и марку, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности фокусировки за счет устранения влияния вибоаций на стабильность положения изображения марки, в задней фокальной плоскости телескопического обьектива установлено с воэможностью поворота относительно двух взаимно перпендикулярный осей плоское зеркало, зри гельная труба

55 снабжена автоколлимационным окуляром с маркой, при этом марка расположена в окуляре, а в качестве ее подсветки используется лазер, причем в фокальной плоскости зрительной трубы через светоделитель введен координатно-чувствительный фотоприем10

1760423

Составитель А.Васильев

Редактор Л.Никольская Техред М.Моргентал Корректор С.Пекарь

Заказ 3182 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ник с механизмом точного перемещения, соединенный с индикатором положения изображения марки на координатно-чувствител ьном фотоп ри ем нике.

3,устройство поп 2,отличающее- 5 с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет фокусировки телескопических объективов с малыми световыми диаметрами и малыми относительными отверстиями, между лазером и маркой 10 размещены светоделительная призма, шторка, установленная с воэможностью поочередного перекрытия лучей, выходящих из светоделительной призмы, дополнительный объектив и коллективная линза, плоская поверхность которой совмещена с маркой и находится в задней фокальной плоскости дополнительного объектива, а две подвижные пентапризмы расположены на параллельных направляющих.