УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ ОСЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, и может быть использована в комбинированных оптико-электронных приборах для контроля параллельности оптических осей каналов.
Известен коллиматор, описанный в патенте RU №2489744, МПК G02B 27/30, G01M 11/02, опубл. 10.08.2013. Коллиматор предназначен для измерения или настройки параллельности визирных осей двух или более оптических систем, по меньшей мере, одна из которых является тепловизионной. Коллиматор содержит зеркальный объектив и тест-объект, наблюдаемый в широком спектральном диапазоне. Контроль параллельности осуществляется при совмещении выходной апертуры коллиматора и входных апертур контролируемого изделия. Это приводит к большим габаритам коллиматора в случае его применения для контроля изделия с входными апертурами, находящимися на значительном расстоянии друг от друга, что является существенным недостатком, ограничивающим его эксплуатационные характеристики.
Известно устройство для контроля параллельности оптических осей описанное в патенте RU №2422791, МПК G01M 11/02, G01B 11/27, опубл. 27.06.2011. Устройство может быть использовано для выверки параллельности оптических осей сложных многоканальных оптико-электронных систем и состоит из системы призм с входным и выходными зрачками, объединенных в моноблок, и источника излучения. Но у данного устройства спектральный диапазон ограничен спектральным пропусканием материала призм.
Известно устройство для контроля непараллельности тепловизионного и визуального каналов комбинированных прицелов описанное в патенте RU №2314491, МПК G01B 11/26, опубл. 10.01.2008. Устройство содержит оптически связанные зеркальный коллиматор, включающий источник излучения и зеркальный объектив, оптический блок сопряжения зеркального коллиматора с тепловизионным и визуальным каналами комбинированного прицела и оптический компенсатор ошибок направления световых пучков, выполненный в виде двух вращающихся клиньев. Оптический блок сопряжения включает два параллельных канала, на оси первого канала, оптически связанного с визуальным каналом комбинированного прицела, расположены последовательно спектроделительная пластина с покрытием, отражающим часть теплового излучения и пропускающим часть видимого излучения, установленная под углом 45° к оси зеркального коллиматора, и оптический компенсатор ошибок направления световых пучков. На оси второго канала, оптически связанного с тепловизионным каналом комбинированного прицела, расположены последовательно плоское зеркало, параллельное спектроделительной пластине и жестко связанное с ней, и защитное стекло, пропускающее тепловое излучение. Ввиду того, что диафрагменное число тепловизионных каналов комбинированных приборов, работающих в спектральном диапазоне 8-12 мкм, как правило, не менее 2, апертуры этих каналов имеют самые большие размеры и определяют большие размеры оптического блока сопряжения. Данное обстоятельство ограничивает его эксплуатационные характеристики.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является устройство для контроля непараллельности тепловизионного и визуального каналов комбинированных прицелов описанное в «Оптическом журнале», Том 71, №2, 2004 г. с. 35, статья «Коллиматоры для проверки тепловизионных прицелов», содержащее оптически связанные устройство согласования с компенсатором и зеркальный коллиматор, состоящий из источника излучения с тест-объектом, параболического зеркального отражателя, плоского зеркала с центральным отверстием, установленного под углом 45° к оси параболического зеркального отражателя, и защитного стекла, при этом устройство согласования выполнено в виде ромб-призмы частично расположенной в ходе лучей света зеркального коллиматора вне его оси, а компенсатор в виде двух вращающихся клиньев. Устройство согласования, выполненное в виде ромб-призмы, обладает высокой стабильностью геометрических параметров, что обеспечивает сохранность параметров устройства при эксплуатации. Однако необходимость изготовления длинной ромб-призмы при значительно разнесенных зрачках проверяемого изделия является недостатком данного устройства. Сложность изготовления длинной ромб-призмы заключается в необходимости обеспечения высокой однородности материала ромб-призмы и высокого качества ее отражающих поверхностей для получения высокого качества изображения в контролируемом канале и отсутствия вносимой ромб-призмой расфокусировки. Кроме того, в оптической схеме коллиматора используется параболическое зеркало, изготовление и юстировка которого также представляет технологическую сложность.
Задача полезной модели - создание устройства для контроля параллельности оптических осей с улучшенными технологическими характеристиками при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.
Технический результат - возможность контроля параллельности оптических осей в приборах со значительным расстоянием между оптическими осями каналов, получение качественного изображения тест-объекта от зеркального коллиматора и упрощение юстировки зеркального коллиматора.
Это достигается тем, что в устройстве для контроля параллельности оптических осей, содержащем оптически связанные устройство согласования с компенсатором и зеркальный коллиматор, состоящий, в свою очередь, из расположенных по ходу луча источника излучения с тест-объектом и зеркального отражателя, причем, тест-объект установлен в фокальной плоскости зеркального отражателя, а между зеркальным отражателем и тест-объектом установлено, под углом 45° к оси зеркального отражателя, плоское зеркало с центральным отверстием, при этом устройство согласования расположено в ходе лучей зеркального коллиматора вне его оси, первая отражающая грань устройства согласования оптически связана с плоским зеркалом, а компенсатор выполнен в виде двух вращающихся клиньев, расположенных на входе (выходе) устройства согласования, оптически связанного с первым контролируемым каналом, а второй контролируемый канал через защитное стекло оптически связан с наклонным плоским зеркалом напрямую, в отличие от известного, зеркальный отражатель выполнен в виде вогнутого сферического зеркала, а устройство согласования в виде зеркального ромба, состоящего из основания и двух отражателей.
На фигуре представлена оптическая схема предложенного устройства для контроля параллельности оптических осей.
Устройство для контроля параллельности оптических осей состоит из устройства согласования с компенсатором и зеркального коллиматора, который, в свою очередь, состоит по ходу лучей из источника излучения с тест-объектом 1 и зеркального отражателя 2, выполненного в виде вогнутого сферического зеркала, причем, источник излучения с тест-объектом 1 установлен в фокальной плоскости зеркального отражателя 2. Между зеркальным отражателем 2 и тест-объектом 1 установлено под углом 45° к оси зеркального отражателя 2 плоское зеркало 3 с центральным отверстием. Защитное стекло 4 оптически связано с наклонным плоским зеркалом 3 напрямую. Устройство согласования выполнено в виде зеркального ромба 5, состоящего из основания и двух отражателей и расположено частично в ходе лучей зеркального отражателя 2 вне его оси, в отраженных лучах плоского зеркала 3. Компенсатор, выполненный в виде двух вращающихся клиньев 6 на входе-выходе устройства согласования, связан с первым контролируемым каналом 7, который может быть выполнен телевизионным или визирным, а второй контролируемый канал 8 - тепловизионным, который через защитное стекло 4 оптически связан с наклонным плоским зеркалом 3 напрямую.
Устройство для контроля параллельности оптических осей работает следующим образом: свет от источника излучения с тест-объектом 1 отражается от зеркального сферического отражателя 2, затем от плоского зеркала 3 с центральным отверстием и через защитное стекло 4 выходит из устройства и попадает в оптически сопряженный контролируемый тепловизионный канал 7 комбинированного прибора, а часть света после отражения от плоского зеркала 3 с центральным отверстием попадает на устройство согласования в виде зеркального ромба 5 и через компенсатор в виде двух вращающихся клиньев 6 выходит из устройства и попадает в оптически сопряженный контролируемый визуальный или телевизионный канал 8. При этом в устройстве согласования, выполненном в виде зеркального ромба 5, свет отражается от зеркальных плоскостей, имеющих границу с воздухом и не входит в материал зеркального ромба 5. Таким образом, как описано в книге Мальцева М.Д. Расчет допусков на оптические детали. - М.: Машиностроение, 1974. - 166 с, исключено влияние неоднородности материала устройства согласования на качество формируемого им изображения, а требования к отражающим поверхностям в части их качества по наличию общей и местной ошибки снижены в (n-1) раз по сравнению с ромб-призмой (n - коэффициент преломления материала ромб-призмы), и возникающие при этом угловые ошибки изготовления зеркального ромба 5 могут быть легко компенсированы компенсатором в виде двух вращающихся клиньев 6. Замена параболического зеркала в зеркальном отражателе 2 на сферическое стало возможно за счет снижения светосилы зеркального коллиматора, что не является критическим в виду компенсации данной потери за счет увеличения сигнала от источника излучения с тест-объектом 1.
Таким образом, достигнут технический результат - создано устройство для контроля параллельности оптических осей в приборах с расстоянием между оптическими осями каналов более 200 мм при высоком качестве изображения тест-объекта от зеркального коллиматора и упрощение юстировки зеркального коллиматора, за счет исключения из оптической схемы ромб-призмы и параболического зеркала