Устройство автоматической юстировкисоставного зеркала

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii 838633 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.09.79 (21) 2815859/18-10 (51)М. Кл.

Ь 02 В 17/06 с присоединением заявки KГооудерстеенный комитет (23) Приоритет (53) УД К5 Э5.87 (088.8) по делом изобретений и открытий

Опубликовано15.06.81. Бюллетень № -2

Дата опубликования описания 18.06.81 (72) Авторы изобретения

В. И. Костюкевич, М. A. Агеева и A. B. Семенов (71) Заявитель ф(df / З, (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЮСТИРОВКИ, СОСТАВНОГО ЗЕРКАЛА

Изобретение относится к оптико-элект" рониому приборостроению и может быть использовано для механической сборки объектива из составных зеркал, а также для автоматического контроля качества юстировки составного зеркала в Hp011eccS

5 работы телескопа.

Известные устройства автоматической юстировки составных зеркал содержат дат чик угловых и линейных разьюстировок зеркала, связанных с фотоприемным устр йством, и блок формирования управляющих сигналов. Датчик угловых и линейных разъюстировок зеркала состоит из 6 - 1 (n - число . элементов зеркала) интерферометров белого света, расположенных на стыках элементов зеркала и вьтдающих информацию об осевых смещениях зеркал, интерферометра Майкельсона, выдающего информацию об угловых разь ! юстировках элементов зеркала. Интерферо . метр Майкельсона содержит источник све- та-лазер, раснтиритель светового пучяачонокулятор, светоделительную плас-.

2 тинку с точными поверхностями из высокооднородного стекла, плоское эталонное зеркало, закрепленное для осуществления модуляции пучка на пьезодвижителе, двухлинзовый объектив, обеспечивающий нужный диаметр интерференционной картины в датчике. В качестве фотоприемника применен диссектор. Способ построения электронного устройства выделения сигналов вытекает из последовательности юстировочных операций.

Первая операция остировки предназначена для грубых юстировок ошибок наклона на каждом элементе зеркала и выполняется по достижении минимума числа полос в интерференционной картине при последовательном сканировании в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Вторая операция — тонкая юстировка наклонов и грубая юстировка фокуса каждого элемента зеркала — выполняется последовательно. В результате единст венно присутствующими полосами будут кольца, центрированные в центре изображения элемента .и указывающие осевую ошибку.

Третья операция — юстировка осевой ошибки относительно положения элементов зеркала, — выполняется с помощью

5 датчика неопределенности (интерферометра. белого света) одновременно для каждого элемента зеркала.

Четвертая операция - фазовое измерение всех видов ошибок в монохромати ческом датчике в пределах K /4.

Пятая операция — фазовое измерение всех видов ошибок в пределах всего зеркалаа с точностью A /20 на всем зеркалее. Сравниваются все эталонные точки с одной маркированной точкой 1).

Недостаток известного устройства состоит в его сложности, так как в качестве датчика осевых и угловых разъюстиро .вок требуется применение интерферомФч ра Майкельсона, работающего в монохроматическом свете, и (и — 1) интерферометров белого света. Сложный процесс юсти ровки диктует сложное построениезлектронной схемы обработки и выделения управляющих сигналов

Е1ель изобретения — создание устройства значительно менее сложного по конструкции с простым электронным бло. —, ком формирования управляющих сигналов 30 и, следовательно, более надежного в эксп луатации.

Указанная цель достигается тем, что в указанном устройстве датчик угловых и линейных разъюстировок зеркала сос- 35 тоит из точечного источника света, выполненного в виде светодиода, установЛенного в центре кривизны составного зеркала, и питаемого от генератора опорного напряжения, визуализирующего но- 40 жа, установленного в плоскости дифракционного изображения, источника с возможностью перекрывания его в двух взаимно- перпендикулярных направлениях относительно оптической оси, и проекци- 45 онного объектива, а фотоприемное устройство выполнено в виде маски с набором отверстий, установленной в плоскости теневого изображены, составного зеркала и блока фотоприемников, установ- 50 ленных в отверстиях маски.

Причем отверстия в маске расположе= ны таким образом, что на каждом изображении элемента зеркала приходится по четыре отверстия, размещенных по 55 парно симметрично относительно центра изображения, в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

ЭЗ ф

На фиг. 1 изображена блок- схема устройс тва юстировки составного зеркала: на фиг. 2 — маска накладываемая па теневую картину составного зеркала, на фиг. 3 — функциональная схема блока формирования управляющих сигналов, Устройство содержит составное зеркало 1, источник 2 света в виде светодиода, питающегося от генератора 3 опор" ного напряжения, точечную диафрагму 4, визуализирующий нож = с приводом 6., проекционный объектив 7, маску 8 с отверстиями, блок 9 фотоприемников, электронный блок 10 формирования управляющих сигналов и приводы 11.

Нож 5 устанавливается в плоскас" и диф-. ракционного изображения точечного источникаа 2, Нож 5 с помон;ью привода 6 может перекрывать дибракнионное изображение точки по neÿòðó в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно оптической оси. И плоскости теневогс изображения составного зеркала устана..— ливается непрозрачная маска с отверстиями таким образом, что на каждое изображение элемента зеркала =,ðèõoäèòcÿ по четыре отверстия, расположенных попарно симметрично па расстоянии 0,8 ч от цент-ра (I = радиус теневого изображения элемента составного зеркала Маска 8 изображена на фиг,. 2, Напротив каждс= го из отверстий маски устанавливается фотоприемник, общее =.испо фотоприемников 4 n . В качестве приводов могут быть использованы пьезодвижители.

Устройство работает следующим образом.

Известно, что при продольном смеще-нии элемента зеркала. наблюдается неравномерное. потемнение теневой картины этого элемента в направлении, перпендикулярном лезвию ножа, что фиксируется соответствующей парой фотоприемников.

Устройство чувствительно к знаку дефокусировки, так как при его изменении меняется направление потемнения в теневой картине, что соответствующим обре- зом фиксируется фотоприемным уст"ройством. При наклонах элемента зеркала освещенность теневой картины этого элемента либо равномерно уменьшается, либо равномерно увеличивается, В случае отъюстированного элемента зеркала при одном положении ножа имеем JD — Л» — О. 2в DR9 o Ü1о1 М > Оы) п соответствующих фотопрк ле ников.

Блок формирова пи управляющих с; -.ц»= лов (фиг. 3) содержит генератор 12 опор=

Эффективность устройства состоит в том, что отпадает необходимость исполь зования интерферометров, QKI и специального вычислительного устройства, обрабатывающего информацию интерфер енционных картин. При использовании, например, в космических телескопах все это снижает массу, электропотребление, I увеличивает надежность телескопа.

5 838 ного напряжения 12, подключенный к источнику 1. света, логический элемент 12

2р И-НЕ (o — число элементов составного зеркала ), 14, два 115 — триггера 15, 16, привод ножа 17, логические элементы n H-HE 18, 2 И-НЕ 19,, ир идентичных схем обработки сигналов с фотоприемников, каждая из которых содержит ъ канал отработки дефокусировки, состоящий из фотоприемников 20, 21, вычита- 1 юшего усилителя 22, полосового усилите.— ля 23, синхронного детектора 24, ключа

25, привода фокусировки 26, двухпорогового компаратора 27 и два канала отработки наклонов, cL> M, состоящие из фотопреимников 20, 21 и 28, 29, суммирующих усилител ей 30, 31, полосовых усилителей 32, 33, детекторов 34, 35, вычитаюших усилителей 36, 37, ключей

38, 39, приводов поа „40 и по сК 41, двухпороговых компараторов 42, 43 соотг ве тс тве нно.

Блок работает следующим образом.

Фотоприемники 20, 21, 28, 29 осве25 шаются модулированным лучистым потоком от источника 13, в качестве которого используется светодиод. Модуляция осуществляется генератором 1 2. Если элемент составного зеркала сфокусирован, то сигналы с фотоприемников 20, 21 оди30

HBKoBbl и на выходе вычитающего усилителя 22 сигнал отсутствует. В случае дефокусировки на выходе усилителя 22 появляется. сигнал, который усиливаечся полосовым усилителем 23, настроенным на частоту модуляции, и подается на синхронный детектор 24. С выхода синхронного детектора 24 сигнал, соответствующий величине и знаку дефокусировки, 40 поступает через ключ 25 на привод фокусировки 26, перемещающий элемент составного зеркала вдоль его оси до тех пор, пока дефоИусировка не станет меньше допустимой, т.е. напряжение на вы45 ходе синхронного детектора не станет меньше некоторого значения 0 + $ ь U При этом двухпороговый компаратор 27, подключенный к выходу синхронного детектора 24, переходит из ..состояния

50 логического "0" в состояние логической 1", Одновременно. с фокусировкой производится отработка наклона б х

Сигналы с фотоприемнйков, 20, 21 сум« мируются суммирующим усилителем 30, 55 усиливаются полосовым усилителем 32

m поступают на амплитудный детектор 34.

Напряжение с выхода детектора 34 сравнивается в вычитающем усилителе 36 с

633 6 опорным напряжением О,, „соответствую щим полностью отьюстированному элементу составного зеркала. С выхода усилителя 36 сигнал, соответствующий величине и знаку наклона с „, через ключ 38 пода— ется на привод по Хх 40, наклоняющий элемент составного зеркала до тех пор, пока наклон по о. „, не станет меньше допустимого. При этом двухпороговый компаратор 42, подключенный к выходу вычитающего усилителя 36, переходит из состояния логического 0 .в состояние логической l". После отработки дефокусировки и наклона 6 всех элементов составного зеркала на выходе логического элемента 2 и И-HE 14, входы которого .подключены к выходам компараторов 27, 42 всех rp схем обработки сигналов с фотоприем иков, установится сигнал; логического 0", вызывающий установку логического 0" на . прямом выходе триггера 15 с и срабатывание ключей 25, 38, отключающих приводы фокусировки и наклона ОХ всех элементов составного зеркала, и установку зеркала, и установку логической на прямом выходе триггера 16, которая вызывает подключение привода ло

Ф 41 к выходу вычитающего усилителя 37 ключом 39. Сигнал логической "1" с инверсного .ыхода триггера 15 включает привод ножа 17, переводящий нож во второе положение. Elanee производится отрабо-.ка наклонами .> аналогично отработке наклона 5,х . После отработки .нак— лона з всех и элементов на выходе логического элел ента 18 установится сигнал логического "0, вызывающий переключение триггера 16 и установку логического "0" на прямом выходе и срабатывание клкчей, отключающих приводы нос всех элементов составного зеркала. При этом на выходе логического элемента 2 И-НЕ 19, входы которого подключены к инверсным выходам триггеров 15, 16, устанавливается сигнал логического 0", ко-орый можно использовать как ко..=... .юстировки составного зеркала .

Фо рм уп а изобретения.1. Устройство автоматической юстирОВки сОстаВнОго зеркала содержащее датчик ут лОВых и линейных разъпхтиро-" вок зеркала, соединенных с фотоприемным устройством, и блок фоомировании управляклпих сигналов, о т л и ч а ю— щ е B с я . тем, что, с иелью упрощения .конструкции устройства, датчик угловых и линейных разыостировок зеркала. состоит из точечного источника света, выполненного в виде светодиода, установленного в центре кривизны составного зеркала, и питаемого от генератора

GIIG pBGI G на пряже ния визуа лизирующего нОжа1 устаноВленнОгО в. Бмсскости дифракпионного изображения источника с Возможностью перекрывания его а двух взаимно перпендикулярных направлениях, относительно опти еской оси, и проекиион+ ного объектива, а фотоприемное уст— ройтсво Выполнено в виде, маски с набОром О тае рс тий,. g c таноВ пе н ной В и лоско:..ти теневого изображеньж, составного зеркала и блока фотоприемников, установленных B GTBBpcTBHõ маскно

2. УстроЙство IG, H, 1, G T л H ч B ю llg е .е с я темр что GTBBpcTBR В маске расположены таким образом, что на каждое изображение элемента зеркала приходится по 4 отверстия, размещенных попарно симметрично относительно ивнтра изображения в двух Взаимно перпендикулярных направлениях.

Ксточники ннформапии„ принятые во винмание при экспертизе

1. исследование Возможности изгс товления зеркал. Обсчет ГОИ лл.,. И. Ве-вилОВ а, 1 8 7 2 (II pG то тип ) .