Устройство для контроля лазерного прибора

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для контроля параметров двухканального лазерного прибора. Устройство содержит объектив, тест-объект, расположенный в фокальной плоскости объектива, систему подсветки, включающую в себя источник света и конденсор, оптический блок, находящийся перед объективом и имеющий два канала - визирный и лазерный, и два клина, установленные с возможностью вращения вокруг осей соответствующих каналов оптического блока и фиксации в выбранном положении. Устройство также содержит регистрирующий блок, состоящий из узла диафрагм и оптического узла, за которым расположен приемник лучистой энергии. Оптический блок выполнен с возможностью вывода из оптической системы. Между двумя клиньями оптического блока установлена ромб-призма, совмещающая оптическую ось визирного и лазерного каналов. Тест-объект изготовлен в виде сетки, нанесенной на стеклянную плоскопараллельную пластину. Сетка представляет собой прозрачные участки, а именно биссекторы и круги на непрозрачном фоне. Технический результат заключается в возможности использования устройства в полевых условиях и измерения энергетической освещенности в различных точках поля в пространстве изображения лазерного канала контролируемого прибора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для контроля параметров двухканального лазерного прибора путем замера энергетической освещенности поочередно в различных точках поля.

В настоящее время известны различные устройства для контроля лазерных приборов. Устройство для контроля параметров лазерного поля управления информационного канала (патент RU 2091729, G01J 1/04, публ. 1997 г.), включающее в себя панкратическую оптическую фокусирующую систему, в фокальной плоскости которой установлен блок калиброванных диафрагм, снабженный механизмом перемещения, и фотоприемное устройство, аналого-цифровой преобразователь, контроллер, блок управления, регистрирующий блок, выполненный в виде персонального компьютера с монитором, устройство наведения в пространстве, а также блок выделения команд. Однако устройство имеет слишком сложную конструкцию, что приводит к значительным габаритам и неудобству его использования в полевых условиях.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является устройство для контроля лазерного дальномера (патент RU 2222792; G01M 11/02; публ. 2004 г.), содержащее расположенные на одной из осей объектив, тест-объект, держатель для размещения тест-объекта, систему подсветки тест-объекта, включающую в себя оптически связанные конденсор и источник света, оптический блок. Оптический блок расположен перед объективом и включает в себя два параллельных канала. На оси первого визирного канала, совпадающей с осью объектива, расположены последовательно первое защитное стекло, выполненное из материала, прозрачного для видимой и непрозрачного для инфракрасной области спектра, и плоскопараллельная пластина со светоделительным покрытием на одной из ее рабочих поверхностей, составляющая угол 45°с осью визирного канала. На оси второго лазерного канала расположены последовательно второе защитное стекло и плоское зеркало, параллельное плоскопараллельной пластине и жестко связанное с ней. Ось лазерного канала пересекается с осью визирного канала в плоскости светоделительного покрытия плоскопараллельной пластины. В качестве тест-объекта используют фотопленку, на поверхности которой в результате теплового воздействия лазерного излучения образуется прозрачное отверстие в эмульсионном слое.

Использование пленки, прожигаемой лазером, в качестве тест-объекта требует ее многократной замены и представляет собой неудобство в использовании устройства в полевых условиях. Кроме того, данное устройство предназначено только для выставления параллельности каналов контролируемого прибора и не позволяет вести проверку полевых энергетических характеристик излучаемого лазерного канала.

Задачей изобретения является разработка устройства для контроля параметров лазерного прибора с улучшенными эксплуатационными характеристиками, которая обеспечивала бы технический результат в виде возможности использования устройства в полевых условиях и измерения энергетической освещенности в различных точках поля в пространстве изображения лазерного канала контролируемого прибора.

Это достигается тем, что устройство для контроля лазерного прибора содержит объектив, тест-объект, расположенный в фокальной плоскости объектива, систему подсветки, включающую источник света и конденсор, оптический блок, находящийся перед объективом и имеющий два канала и два клина. Первый канал - визирный, второй - лазерный. Два клина установлены с возможностью вращения вокруг осей соответствующих каналов оптического блока и с возможностью фиксации в выбранном положении. При этом устройство дополнительно снабжено регистрирующим блоком, состоящим из узла диафрагм и оптического узла, за которым расположен приемник лучистой энергии. Оптический блок выполнен с возможностью вывода из оптической системы. Между двумя клиньями оптического блока установлена ромб-призма, совмещающая оптическую ось визирного и лазерного каналов. Тест-объект изготовлен в виде сетки, нанесенной на стеклянную плоскопараллельную пластину, и представляет собой прозрачные участки, а именно биссекторы и круги на непрозрачном фоне.

Узел диафрагм может быть выполнен из диафрагмы с отверстиями и пазами, световодов, диафрагмы с отверстиями и прозрачной плоскопараллельной пластины.

Отверстия диафрагмы с отверстиями и пазами выполнены совпадающими по размеру и взаиморасположению с прозрачными участками сетки - с кругами, а пазы - с биссекторами.

Световоды, проведенные через отверстия диафрагмы только с отверстиями, одними своими концами вставлены в отверстия диафрагмы с отверстиями и пазами и приклеены к прозрачным участкам сетки - к кругам, а другими концами приклеены к прозрачной плоскопараллельной пластине.

Отверстия в диафрагме только с отверстиями расположены на окружности с центром, совпадающим с центром диафрагмы только с отверстиями.

Оптический узел, состоящий из диафрагмы и двух положительных линз, может быть выполнен с возможностью поворота диафрагмы и первой положительной линзы относительно оси, проходящей через центр диафрагмы и центр второй положительной линзы.

Диафрагма оптического узла изготовлена с одним отверстием, расположенным на расстоянии от центра данной диафрагмы, равным расстоянию от центра до отверстий диафрагмы, только с отверстиями в узле диафрагм. На оси отверстия диафрагмы оптического узла расположена первая по ходу лучей линза оптического узла.

На фиг.1 представлена оптическая схема предложенного устройства для контроля лазерного прибора.

На фиг.2 представлена схема регистрирующего блока.

На фиг.3 показан тест-объект в виде сетки.

Устройство для контроля лазерного прибора состоит из объектива 1 (фиг.1), плоских зеркал 2 и 3, установленных на оптической оси объектива под углом 45° к ней. За объективом 1 расположен тест-объект 4, выполненный в виде сетки, нанесенной на стеклянную плоскопараллельную пластину, расположенную в фокальной плоскости объектива и подсвечиваемую системой подсветки. Последняя включает в себя оптически связанные конденсор 5, источник света 7 и расположенную между ними матовую стеклянную пластину 6. Источник света может быть выполнен в виде лампы накаливания либо в виде светодиода, а матовая пластина может одновременно являться светофильтром. Возможен вариант устройства без матовой пластины, а также вариант, содержащий одно или несколько плоских зеркал, установленных перед источником света. Оптический блок 8 расположен перед объективом 1 за контролируемым прибором 9. Прибор 9 имеет два канала, первый из которых I - визирный, а второй II - лазерный. Оптический блок 8 состоит из расположенного на оптической оси визирного канала I, защитного элемента, выполненного в виде ромб-призмы 10 и пары клиньев 11, расположенных по обе стороны, на входе и на выходе, от ромб-призмы 10, необходимых для проведения юстировки. Каждый клин может быть как одиночным, так и склеенным из двух клиньев для ахроматизации. Ромб-призма 10 совмещает оптические оси визирного - I и лазерного - II каналов. Оптический блок 8 установлен с возможностью вывода из оптической системы.

Регистрирующий блок 12 (подробно представленный на фиг.2) состоит из узла диафрагм 13 и оптического узла 14, за которым расположен приемник лучистой энергии 15. Узел диафрагм 13 состоит из диафрагм 16 и 17, световодов 18, выполненных из гибкого материала, плоскопараллельной пластины 19. Диафрагма 16 выполнена с отверстиями и пазами, а диафрагма 17 - только с отверстиями. В отверстия диафрагмы 16 вставлены световоды 18, которые одним концом приклеены к сетке 4, а другим концом - к прозрачной плоскопараллельной пластине 19, будучи предварительно проведенными через отверстия в диафрагме 17. Последние расположены на окружности, центр которой совпадает с центром диафрагмы 17. Оптический узел 14 расположен по ходу лучей за узлом диафрагм 13 и состоит из диафрагмы 20, положительных линз 21 и 22. Диафрагма 20 выполнена с одним отверстием, расположенным на расстоянии от центра диафрагмы 20, равном расстоянию от центра диафрагмы 17 до ее отверстий.

Линза 22 расположена на центральной оси диафрагмы 20. Линза 21 установлена со смещением и находится между диафрагмой 20 и линзой 22 на оси отверстия диафрагмы 20. Весь оптический узел 14 может вращаться вокруг оси, проходящей через центр диафрагмы 20 и центр линзы 22. Ход лучей между линзами 21 и 22 близок к параллельному или параллельный. Приемник лучистой энергии 15 расположен в задней фокальной плоскости линзы 22 или со смещением относительно упомянутой задней фокальной плоскости вдоль оси линзы 22. Передняя фокальная плоскость линзы 21 расположена в плоскости склейки световодов 18 и прозрачной плоскопараллельной пластины 19 или со смещением относительно этой плоскости вдоль оптической оси линзы 22. Сетка 4 (фиг.3) выполнена в виде прозрачных участков на непрозрачном фоне. Прозрачные участки получены на поверхности стеклянной пластины методом фотоосаждения в вакууме и выполнены в виде шести биссекторов 23, круга 24 и пяти кругов 25. Три биссектора расположены на центральных осях сетки, равноудалены от ее центра и образуют первое «неполное перекрестие». Центр первого перекрестия совпадает с центром сетки. Второе «неполное перекрестие» образовано четвертым и пятым биссекторами, лежащими на прямой, параллельной центральной оси, на которой находятся два биссектора из первых трех, и пересекающей свободную полуось, проходящую через центр, расположенными по обе стороны от центра, и последним, шестым биссектором, лежащим на центральной оси, перпендикулярной вышеуказанной прямой, и максимально удаленным от первого биссектора. Точка пересечения центральной оси с прямой, на которой расположены четвертый и пятый биссекторы, называется центром второго «неполного» перекрестия. Последние три биссектора также равноудалены от центра своего перекрестия. При этом шестой биссектор, входящий в состав второго «неполного» перекрестия, короче первых пяти. В центре первого «неполного» перекрестия выполнен прозрачный участок 24 в форме круга диаметром 0,015 мм. В центре второго «неполного» перекрестия выполнен прозрачный участок 25 в форме круга диаметром 0,04 мм, а на расстоянии 1 мм от него равноудалены еще четыре прозрачных участка, также выполненные в виде кругов диаметром 0,04 мм. Данное взаиморасположение прозрачных участков, выполненных в виде круга 24 и кругов 25, имитирует цель. Отверстия диафрагмы 16 выполнены совпадающими по размеру и взаиморасположению с прозрачными участками 24 и 25, выполненными в виде кругов и расположенными на сетке 4. На диафрагме 16 выполнены пазы, совпадающие по размеру и взаиморасположению с биссекторами 23 сетки 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Визирный канал I контролируемого прибора 9 выставляется соосно с объективом 1 через оптический блок 8 предлагаемого устройства. При этом биссекторы 23, нанесенные на сетке 4 и расположенные в фокальной плоскости объектива 1, подсвечиваются источником света 7 через конденсор 5 и матовую пластину 6. Полученное изображение биссекторов наблюдают на сетке визирного канала I контролируемого прибора 9. Сетку контролируемого прибора 9 визирного канала I совмещают с биссекторами предлагаемого устройства. Затем оптический блок 8 выводят за пределы световых пучков лучей, и включается лазерный канал II контролируемого прибора 9. Световой поток из лазерного канала II проходит через объектив 1, отражается от плоских зеркал 2 и 3 и попадает на сетку 4. Через прозрачные участки сетки 4, выполненные в виде кругов 24 и 25 (см. фиг.3), попадает в световоды 18 (см. фиг.2), а через них - расходящимся пучком - в отверстия диафрагмы 17 и проходит через прозрачную плоскопараллельную пластину 19. Расходящиеся пучки лучей, выходящие из узла диафрагм 13, проходят через отверстие диафрагмы 20 и попадают на первую положительную линзу 21, после которой они превращаются в пучки лучей, близкие к параллельным или параллельные, и далее попадают на вторую положительную линзу 22. Она фокусирует пучки лучей на светочувствительную площадку приемника лучистой энергии 15 (см. фиг.1), по сигналу с которого определяется величина энергетической освещенности в изображении полевой точки лазерного канала II контролируемого прибора 9. При повороте оптического узла, а именно диафрагмы 20 вместе с линзами 21 и 22, и фиксации напротив отверстий диафрагмы 17 аналогично определяется энергетическая освещенность в других полевых точках. Возможен вариант исполнения, когда линза 22 может не вращаться, а диафрагма с одним отверстием 20 и линза 21 вращаются. Имеется вариант устройства с узлом диафрагм 12, приклеенным к сетке 4 без воздушного промежутка между диафрагмой 16 и сеткой 4, в котором к диафрагме 17 приклеена прозрачная плоскопараллельная пластина 19.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата, а именно разработано устройство для контроля параметров лазерного прибора с улучшенными эксплуатационными характеристиками и с возможностью измерения энергетической освещенности в различных точках поля в пространстве изображения лазерного канала контролируемого прибора.

1. Устройство для контроля лазерного прибора, содержащее объектив, тест-объект, расположенный в фокальной плоскости объектива, систему подсветки, включающую источник света и конденсор, оптический блок, находящийся перед объективом и имеющий два канала и два клина, первый канал - визирный, второй - лазерный, при этом два клина установлены с возможностью вращения вокруг осей соответствующих каналов оптического блока и с возможностью фиксации в выбранном положении, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено регистрирующим блоком, состоящим из узла диафрагм и оптического узла, за которым расположен приемник лучистой энергии, оптический блок выполнен с возможностью вывода из оптической системы, а между двумя клиньями оптического блока установлена ромб-призма, совмещающая оптическую ось визирного и лазерного каналов, тест-объект изготовлен в виде сетки, нанесенной на стеклянную плоскопараллельную пластину, представляющей собой прозрачные участки, а именно биссекторы и круги на непрозрачном фоне, при этом узел диафрагм выполнен из диафрагмы с отверстиями и пазами, световодов, диафрагмы с отверстиями и прозрачной плоскопараллельной пластины, а отверстия диафрагмы с отверстиями и пазами выполнены совпадающими по взаиморасположению с прозрачными участками сетки - с кругами, а пазы - с биссекторами, световоды, проведенные через отверстия диафрагмы только с отверстиями, одними своими концами вставлены в отверстия диафрагмы с отверстиями и пазами и приклеены к прозрачным участкам сетки - к кругам, а другими концами - к прозрачной плоскопараллельной пластине.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия в диафрагме только с отверстиями расположены на окружности с центром, совпадающим с центром диафрагмы только с отверстиями.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический узел, состоящий из диафрагмы и двух положительных линз, выполнен с возможностью поворота относительно центра диафрагмы самой диафрагмы и первой положительной линзы.