ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОСТИ ВХОДНОГО И ВЫХОДНОГО ЛУЧЕЙ ЗЕРКАЛЬНО-ПРИЗМЕННЫХ СИСТЕМ

Полезная модель относится к оптико-механическим приборам, в частности к приборам для контроля и юстировки оптических деталей и узлов и может быть использована в оптико-механическом производстве.
Наиболее близкой по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению является автоколлимационная зрительная труба [1], состоящая из оптически связанных автоколлимационного окуляра и объектива.
Недостатком конструкции известного прибора являются: ограничение габаритов контролируемых узлов, недостаточная номенклатура контролируемых оптических узлов, недостаточная точность. Прибор позволяет контролировать параллельность входного и выходного лучей зеркально-призменных систем (ЗПС), у которых расстояние между входным и выходным лучами не превышает размера входного зрачка автоколлимационной зрительной трубы. Следующим ограничением является возможность контроля ЗПС, эквивалентных призмам только типа БР-180°, характерным свойством которых является то, что входные и выходные лучи направлены навстречу друг другу. Точность контроля ограничивается величиной фокусного расстояния объектива, определяющей угловую величину деления окулярной сетки автоколлимационной зрительной трубы. Как правило, угловая величина деления составляет 30"-60", соответственно погрешность контроля равна половине деления, т.е. 15"-30".
Повышение точности требует увеличения фокусного расстояния объектива, что влечет за собой увеличение габаритов прибора, снижение светосилы объектива.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение номенклатуры контролируемых оптических узлов, увеличение диапазона габаритов контролируемых узлов, повышение точности прибора.
Сущность полезной модели заключается в том, что в приборе для контроля параллельности входного и выходного лучей зеркально-призменных систем, содержащем автоколлимационную зрительную трубу, состоящую из оптически связанных автоколлимационного окуляра и объектива, в отличие от прототипа, между автоколлимационным окуляром и объективом размещен линзовый компенсатор, перед автоколлимационной зрительной трубой установлена стеклянная пластина большего размера, чем световой диаметр автоколлимационной зрительной трубы, причем зона стеклянной пластины, расположенная напротив выходного зрачка автоколлимационной зрительной трубы и примерно равная ему, имеет на одной из поверхностей светоделительное покрытие, а остальная зона той же поверхности стеклянной пластины имеет зеркальное покрытие.
Светоделительное покрытие и зеркальное покрытие могут иметь максимальный коэффициент отражения в разных областях спектра.
Между автоколлимационной зрительной трубой и стеклянной пластиной под углом 45° к оптической оси автоколлимационной зрительной трубы может быть установлено дополнительное съемное зеркало.
Введение вышеуказанных признаков приводит к решению поставленной задачи.
Размещение линзового компенсатора между автоколлимационным окуляром и объективом позволяет повысить точность измерения непараллельности входных и выходных лучей благодаря повышенной чувствительности компенсатора по сравнению с отсчетом по шкалам окулярной сетки.
Установка перед автоколлимационной зрительной трубой стеклянной пластины большего размера, чем световой диаметр автоколлимационной зрительной трубы, позволяет увеличить диапазон габаритов контролируемых узлов, т.к. при этом длина контролируемого узла ограничивается не величиной светового диаметра автоколлимационной зрительной трубы, а длиной стеклянной пластины.
Выполнение стеклянной пластины так, что зона стеклянной пластины, расположенная напротив выходного зрачка автоколлимационной зрительной трубы и примерно равная ему, имеет на одной из поверхностей светоделительное покрытие, а остальная зона той же поверхности стеклянной пластины имеет зеркальное покрытие, позволяет расширить номенклатуру контролируемых узлов, т.к. дополнительно к зеркально-призменным оптическим узлам, эквивалентным призме БР-180°, становится возможным проверять оптические узлы, эквивалентные призме БС-0°.
Выполнение стеклянной пластины таким образом, что светоделительное покрытие и зеркальное покрытие имеют максимальный коэффициент отражения в разных областях спектра, позволяет повысить точность юстировки и контроля параллельности выходных лучей благодаря повышенной чувствительности глаза к совмещению изображения разного цвета.
Размещение дополнительного съемного зеркала между автоколлимационной зрительной трубой и стеклянной пластиной под углом 45° к оптической оси автоколлимационной зрительной трубы
позволяет дополнительно контролировать зеркально-призменные системы, по оптической схеме типа призмы БС-0°, но с другим направлением входного луча.
На фиг.1 представлена структурная оптическая схема предлагаемого прибора. На фиг.2 представлена структурная оптическая схема предлагаемого прибора с дополнительным зеркалом. На фиг.3-6 представлены примеры контроля ЗПС различного типа.
Прибор для контроля параллельности входного и выходного лучей зеркально-призменных систем содержит автоколлимационную зрительную трубу 1, состоящую из оптически связанных автоколлимационного окуляра 2 и объектива 3. Между автоколлимационным окуляром 2 и объективом 3 размещен линзовый компенсатор 4. Перед автоколлимационной зрительной трубой 1 установлена стеклянная пластина 5 большего размера, чем световой диаметр автоколлимационной зрительной трубы 1. Зона «А» стеклянной пластины 5, расположенная напротив выходного зрачка автоколлимационной зрительной трубы 1 и примерно равная ему, имеет на одной из поверхностей светоделительное покрытие, а остальная зона «Б» той же поверхности стеклянной пластины 5 имеет зеркальное покрытие.
Светоделительное покрытие и зеркальное покрытие стеклянной пластины 5 могут иметь максимальный коэффициент отражения в разных областях спектра.
Между автоколлимационной зрительной трубой 1 и стеклянной пластиной 5 под углом 45° к оптической оси автоколлимационной зрительной трубы 1 может быть установлено дополнительное зеркало 6 (фиг.2).
На фиг.3 представлена схема хода лучей при контроле ЗПС 7 типа БС-0°, выполненной в виде блока зеркал, состоящего из первого
полупрозрачного зеркала 8 и второго глухого зеркала 9, дополненного блоком оптических клиньев 10.
На фиг.4 представлена схема хода лучей при контроле ЗПС 7 типа БС-0°, выполненной в виде призмы 11, дополненной блоком оптических клиньев 10.
На фиг.5 представлена схема хода лучей при контроле ЗПС 7 типа БР-180°, выполненной в виде блока глухих зеркал 9, дополненного блоком оптических клиньев 10.
На фиг.6 представлена схема хода лучей при контроле ЗПС 7 типа БС-0° с измененным направлением входного луча, выполненной в виде блока зеркал, состоящего из первого полупрозрачного зеркала 8 и второго глухого зеркала 9, дополненного блоком оптических клиньев 10. Между автоколлимационной зрительной трубой 1 и стеклянной пластиной 5 под углом 45° к оптической оси автоколлимационной зрительной трубы 1 установлено дополнительное зеркало 6.
Описанное устройство может быть реализовано следующим образом. Перед автоколлимационной зрительной трубой 1 на стойке неподвижно закреплена стеклянная пластина 5 длиной 350 мм, шириной 50 мм и толщиной 30 мм с отражающим (полупрозрачным и зеркальным) покрытием на одной стороне, например, обращенной к автоколлимационной зрительной трубе 1. Противоположная сторона стеклянной пластины 5 для уменьшения яркости автоколлимационных бликов, отраженных от нее, имеет просветляющее покрытие для видимой области спектра. Кроме того, для вывода этих автоколлимационных бликов из центра поля зрения автоколлимационной зрительной трубы 1 стеклянная пластина 5 имеет клиновидность. Полупрозрачное покрытие имеет зона «А» стеклянной пластины 5, расположенная напротив выходного зрачка автоколлимационной зрительной трубы 1 и примерно равная ему, остальная зона
«Б» той же поверхности стеклянной пластины 5 имеет зеркальное покрытие.
Зона «А» стеклянной пластины 5, расположенная напротив входного зрачка автоколлимационной зрительной трубы 1, может иметь полупрозрачное покрытие с максимальным коэффициентом отражения, например, в зеленой области спектра, остальная зона «Б» стеклянной пластины 5 может иметь отражающее покрытие с максимальным коэффициентом отражения, например, в красной области спектра.
Между автоколлимационной зрительной трубой 1 и стеклянной пластиной 5 предусмотрено место для закрепления под углом 45° к оптической оси автоколлимационной зрительной трубы 1 дополнительного съемного зеркала 6.
Рассматриваемый прибор работает следующим образом.
Пример 1 (фиг.3). При контроле ЗПС 7 типа БС-0°, выполненной в виде блока зеркал, состоящего из первого полупрозрачного зеркала 8 и второго глухого зеркала 9, дополненного блоком оптических клиньев 10, выходящий из автоколлимационной зрительной трубы 1 луч делится на первом полупрозрачном зеркале 8 на два: прошедший и отраженный на второе глухое зеркало 9. Упавший на глухое зеркало 9 луч отражается на блок оптических клиньев 10. Таким образом, входной луч преобразуется в два выходных, которые должны быть параллельны между собой. Первый выходной луч отражается от зоны «А» стеклянной пластины 5, снова проходит через первое полупрозрачное зеркало 8 и попадает в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1. Второй выходной луч отражается от зоны «Б» стеклянной пластины 5 и возвращается в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1. В поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1 наблюдаются автоколлимационные блики - изображения автоколлимационной сетки автоколлимационной
зрительной трубы 1, полученные в результате отражения первого выходного луча от зоны «А» стеклянной пластины 5 и второго выходного луча от зоны «Б» стеклянной пластины 5, а также окулярная сетка автоколлимационной зрительной трубы 1. С помощью линзового компенсатора 4 последовательно совмещают автоколлимационные блики с окулярной сеткой, тем самым измеряют угол между первым и вторым выходными лучами. Если угол превышает допустимый, то, поворачивая оптические клинья 10, совмещают в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1 блики от зоны «А» и зоны «Б», тем самым добиваясь параллельности выходных лучей. Точность совмещения составляет половину угловой толщины штриха сетки автоколлимационной зрительной трубы 1.
Пример 2 (фиг.4). Контроль ЗПС 7 типа БС-0°, выполненной в виде призмы 11, дополненной блоком оптических клиньев 10. До установки проверяемой ЗПС 7 наклонами автоколлимационной зрительной трубы 1 совмещают блик от зоны «А» стеклянной пластины 5 с окулярной сеткой автоколлимационной зрительной трубы 1. Затем устанавливают ЗПС 7. Выходящий из автоколлимационной зрительной трубы 1 луч входит в ЗПС 7, проходит через призму 11, оптические клинья 10 и выходит из ЗПС 7, смещаясь на заданную величину, но оставаясь параллельным входящему в ЗПС 7 лучу. Прошедший ЗПС 7 отражается от зоны «Б» стеклянной пластины 5, снова проходит ЗПС 7 и возвращается в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1. Отклонение блика, отраженного от зоны «Б», от окулярной сетки автоколлимационной трубы 1 показывает непараллельность входящего в ЗПС 7 и выходящего из нее лучей. Чтобы измерить величину непараллельности, с помощью линзового компенсатора 4 совмещают блик от зоны «А» стеклянной пластины 5 с окулярной сеткой автоколлимационной зрительной трубы 1. Если измеренная величина превышает допустимую, то,
чтобы устранить непараллельность, вначале возвращают линзовый компенсатор в прежнее положение, затем, поворачивая оптические клинья 10, совмещают в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1 блики от зоны «Б» с окулярной сеткой автоколлимационной зрительной трубы 1.
Пример 3 (фиг.5). При контроле ЗПС 7 типа БР-180°, выполненной в виде глухих зеркал 9, дополненных блоком оптических клиньев 10, выходящий из автоколлимационной зрительной трубы 1 луч делится на зоне «А» стеклянной пластины 5 на отраженный и прошедший лучи. Отраженный луч возвращается в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1. Прошедший луч проходит через стеклянную пластину 5, отражается от глухих зеркал 9 контролируемой ЗПС 7, проходит блок оптических клиньев 10, отражается от зоны «Б» стеклянной пластины 5, повторно проходит через блок оптических клиньев 10, отражается от глухих зеркал 9 контролируемой ЗПС 7, проходит зону «А» стеклянной пластины 5 и возвращается в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1. Поворачивая оптические клинья 10, совмещают в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1 блики от зоны «А» и зоны «Б», тем самым, добиваясь параллельности входного и выходного лучей. С помощью линзового компенсатора 4 последовательно совмещают автоколлимационные блики с окулярной сеткой, тем самым измеряют угол между входным и выходным лучами. Точность совмещения составляет половину угловой толщины штриха сетки автоколлимационной зрительной трубы 1.
Пример 4 (фиг.6). Контроль ЗПС 7 типа БС-0° с измененным направлением входного луча. ЗПС 7 выполнена в виде блока зеркал, дополненного блоком оптических клиньев 10. Первое зеркало 8 полупрозрачное, второе зеркало 9 глухое. Между автоколлимационной
зрительной трубой 1 и стеклянной пластиной 5 под углом 45° к оптической оси автоколлимационной зрительной трубы 1 установлено дополнительное зеркало 6. Входной луч делится на первом зеркале 8 на два: прошедший и отраженный. Прошедший луч падает на второе зеркало 9, отражается от него, проходит через блок клиньев 10, отражается от зоны «Б» стеклянной пластины 5 и возвращается обратно в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1. Отраженный луч падает на зону «Б» стеклянной пластиной 5, отражается от нее и возвращается обратно в поле зрения автоколлимационной зрительной трубы 1. Таким образом, входной луч преобразуется в два выходных, которые должны быть параллельны между собой. Поворачивая оптические клинья 10, совмещают автоколлимационные блики, при этом добиваются параллельности выходных лучей. С помощью линзового компенсатора 4 последовательно совмещают автоколлимационные блики с окулярной сеткой автоколлимационной зрительной трубы 1, тем самым измеряют угол между выходными лучами. Точность совмещения составляет половину угловой толщины штриха сетки автоколлимационной зрительной трубы 1.
Пример 5 (фиг.3-5). Контроль зеркально-призменных систем типа БС-0° и БР-180°. Работа прибора аналогична работе, описанной в примерах 1-4. Светоделительное и зеркальное покрытия стеклянной пластины 5 имеют максимальный коэффициент отражения в разных областях спектра, что позволяет повысить точность юстировки и контроля параллельности выходных лучей благодаря повышенной чувствительности глаза к совмещению изображения разного цвета. Например, изображение автоколлимационной сетки, отраженное от зоны «А» - зеленого цвета, а отраженное от зоны «Б» - красного. При наложении разноцветных изображений автоколлимационной сетки точность совмещения будет определяться несимметричностью
цвета по ширине штриха марки. Чувствительность глаза к такой несимметричности составляет около 10% от ширины штриха, в то время как чувствительность к совмещению штрихов одного цвета составляет примерно половину толщины штриха.
Источники информации:
1. Г.В.Креопалова и др. Оптические измерения, Машиностроение, 1987 г. стр.104 - прототип.