RU164129U1

RU164129U1 - DEVICE FOR CONTROL OF PARALLELITY OF OPTICAL AXES

Info

Publication number: RU164129U1
Application number: RU2015101584/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Скляров; Екатерина Михайловна Савелова
Original assignee: Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-08-20

Abstract

Устройство для контроля параллельности оптических осей, содержащее 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, отличающийся тем, что зеркальный отражатель выполнен в виде вогнутого сферического зеркала, а устройство согласования в виде зеркального ромба, состоящего из основания и двух отражателей.A device for controlling the parallelism of the optical axes, comprising an optically coupled matching device with a compensator and a mirror collimator, consisting, in turn, of a radiation source with a test object and a mirror reflector located along the beam, the test object being installed in the focal plane of the mirror reflector, and between the mirror reflector and the test object a flat mirror with a central hole is installed at an angle of 45 ° to the axis of the mirror reflector, while the matching device is located in In addition to the rays of the mirror collimator outside its axis, the first reflecting face of the matching device is optically connected to a flat mirror, and the compensator is made in the form of two rotating wedges located at the input / output of the matching device, optically connected to the first controlled channel, and the second controlled channel through a protective glass optically connected with an inclined flat mirror directly, characterized in that the mirror reflector is made in the form of a concave spherical mirror, and the matching device in the form of mirrors nn rhombus, consisting of a base and two reflectors.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, и может быть использована в комбинированных оптико-электронных приборах для контроля параллельности оптических осей каналов.The proposed utility model relates to optical instrumentation, and can be used in combined optical-electronic devices to control the parallelism of the optical axis of the channels.

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.Known collimator described in patent RU No. 2489744, IPC G02B 27/30, G01M 11/02, publ. 08/10/2013. The collimator is designed to measure or adjust the parallelism of the sighting axes of two or more optical systems, at least one of which is thermal imaging. The collimator contains a mirror lens and a test object, observed in a wide spectral range. The parallelism control is carried out by combining the output aperture of the collimator and the input apertures of the controlled product. This leads to the large dimensions of the collimator if it is used to control the product with input apertures located at a considerable distance from each other, which is a significant drawback that limits its operational characteristics.

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.A device for controlling the parallelism of optical axes is described in patent RU No. 2422791, IPC G01M 11/02, G01B 11/27, publ. 06/27/2011. The device can be used to verify the parallelism of the optical axes of complex multichannel optoelectronic systems and consists of a prism system with entrance and exit pupils combined in a monoblock and a radiation source. But with this device, the spectral range is limited by the spectral transmission of the prism material.

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.A device is known for monitoring the imbalance of the thermal imaging and visual channels of combined sights described in patent RU No. 2314491, IPC G01B 11/26, publ. 01/10/2008. The device comprises an optically coupled mirror collimator, including a radiation source and a mirror lens, an optical unit for interfacing the mirror collimator with the thermal and visual channels of the combined sight and an optical compensator for errors in the direction of light beams made in the form of two rotating wedges. The optical conjugation unit includes two parallel channels, on the axis of the first channel, optically connected with the visual channel of the combined sight, a spectro-dividing plate with a coating reflecting part of the thermal radiation and transmitting part of the visible radiation installed at an angle of 45 ° to the mirror collimator axis is arranged in series error compensator for the direction of light beams. On the axis of the second channel, which is optically connected with the thermal imaging channel of the combined sight, there are sequentially a flat mirror parallel to the spectrodividing plate and rigidly connected with it, and a protective glass that transmits thermal radiation. Due to the fact that the diaphragm number of thermal imaging channels of combined devices operating in the spectral range of 8-12 μm, as a rule, is at least 2, the apertures of these channels are the largest and determine the large dimensions of the optical interface unit. This circumstance limits its operational characteristics.

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.The closest analogue to the claimed technical solution is a device for monitoring the imbalance of the thermal imaging and visual channels of combined sights described in the "Optical Journal", Volume 71, No. 2, 2004 p. 35, the article “Collimators for checking thermal imaging sights”, containing optically coupled matching devices with a compensator and a mirror collimator consisting of a radiation source with a test object, a parabolic mirror reflector, a flat mirror with a central hole mounted at an angle of 45 ° to the axis of the parabolic mirror reflector and protective glass, while the matching device is made in the form of a rhombus-prism partially located during the light rays of the mirror collimator outside its axis, and compensate Ohr in the form of two rotating wedges. The matching device, made in the form of a diamond-prism, has a high stability of geometric parameters, which ensures the safety of the device's parameters during operation. However, the need to manufacture a long rhombus-prism with significantly spaced pupils of the tested product is a disadvantage of this device. The difficulty of manufacturing a long rhombus-prism is the need to ensure high uniformity of the rhombus-prism material and the high quality of its reflective surfaces in order to obtain high image quality in a controlled channel and the absence of a defocused rhombus-prism. In addition, a parabolic mirror is used in the optical design of the collimator, the manufacture and alignment of which also presents technological difficulties.

Задача полезной модели - создание устройства для контроля параллельности оптических осей с улучшенными технологическими характеристиками при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.The objective of the utility model is to create a device for controlling the parallelism of optical axes with improved technological characteristics while maintaining high operational characteristics.

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.The technical result is the ability to control the parallelism of the optical axes in devices with a significant distance between the optical axis of the channels, obtaining a high-quality image of the test object from the mirror collimator and simplifying the alignment of the mirror collimator.

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.This is achieved by the fact that in a device for controlling the parallelism of optical axes containing optically coupled matching device with a compensator and a mirror collimator, which, in turn, consists of a radiation source with a test object and a mirror reflector located along the beam, moreover, a test object mounted in the focal plane of the specular reflector, and between the specular reflector and the test object is installed, at an angle of 45 ° to the axis of the specular reflector, a flat mirror with a central hole, while the device the matching is located during the rays of the mirror collimator outside its axis, the first reflecting face of the matching device is optically connected to a flat mirror, and the compensator is made in the form of two rotating wedges located at the input (output) of the matching device, optically connected to the first controlled channel, and the second controlled the channel through the protective glass is optically connected directly to the inclined flat mirror, in contrast to the known one, the mirror reflector is made in the form of a concave spherical mirror, and the device coordination in the form of a mirror rhombus consisting of a base and two reflectors.

На фигуре представлена оптическая схема предложенного устройства для контроля параллельности оптических осей.The figure shows an optical diagram of the proposed device for controlling the parallelism of the optical axes.

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.A device for controlling the parallelism of the optical axes consists of a matching device with a compensator and a mirror collimator, which, in turn, consists in the direction of the radiation from the radiation source with the test object 1 and mirror reflector 2, made in the form of a concave spherical mirror, moreover, the radiation source with the test object 1 is installed in the focal plane of the mirror reflector 2. Between the mirror reflector 2 and the test object 1 is installed at an angle of 45 ° to the axis of the mirror reflector 2 a flat mirror 3 with a central hole TIFA. The protective glass 4 is optically connected to the inclined flat mirror 3 directly. The matching device is made in the form of a mirror rhombus 5, consisting of a base and two reflectors and is partially located during the rays of the mirror reflector 2 outside its axis, in the reflected rays of a flat mirror 3. A compensator made in the form of two rotating wedges 6 at the input-output of the matching device connected to the first controlled channel 7, which can be made television or sight, and the second controlled channel 8 - thermal, which through a protective glass 4 is optically connected to an inclined flat mirror 3 n directly.

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.A device for controlling the parallelism of the optical axes works as follows: the light from the radiation source with the test object 1 is reflected from the mirror spherical reflector 2, then from the flat mirror 3 with the central hole and leaves the device through the protective glass 4 and enters the optically conjugated controlled thermal imaging channel 7 of the combined device, and part of the light after reflection from the flat mirror 3 with the central hole falls on the matching device in the form of a mirror rhombus 5 and through the compensator in the form of two rotating wedges 6 leaves the device and enters an optically conjugated controlled visual or television channel 8. In this case, in the matching device, made in the form of a mirror rhombus 5, light is reflected from mirror planes that have a boundary with air and is not included in the material of the mirror diamond 5. Thus, as described in the book Maltseva MD Calculation of tolerances for optical parts. - M .: Mashinostroenie, 1974. - 166 s, the influence of the heterogeneity of the material of the matching device on the quality of the image formed by it is excluded, and the requirements for reflective surfaces in terms of their quality in terms of the presence of general and local errors are reduced by (n-1) times compared to a rhombus-prism (n is the refractive index of the rhombus-prism material), and the resulting angular manufacturing errors of the mirror rhombus 5 can be easily compensated by a compensator in the form of two rotating wedges 6. Replacing the parabolic mirror in the mirror reflector 2 with sph -parameter became possible by reducing the aperture of the collimator mirror that is not critical since the compensation of the losses by increasing the signal from the source of radiation with the test object 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 зеркалаThus, the technical result was achieved - a device was created to control the parallelism of the optical axes in devices with a distance between the optical axis of the channels of more than 200 mm with a high image quality of the test object from the mirror collimator and simplification of the alignment of the mirror collimator due to the exclusion of the rhombus prism from the optical scheme and parabolic mirrors

Claims

A device for controlling the parallelism of the optical axes, comprising an optically coupled matching device with a compensator and a mirror collimator, consisting, in turn, of a radiation source with a test object and a mirror reflector located along the beam, the test object being installed in the focal plane of the mirror reflector, and between the mirror reflector and the test object a flat mirror with a central hole is installed at an angle of 45 ° to the axis of the mirror reflector, while the matching device is located in In addition to the rays of the mirror collimator outside its axis, the first reflecting face of the matching device is optically connected to a flat mirror, and the compensator is made in the form of two rotating wedges located at the input / output of the matching device, optically connected to the first controlled channel, and the second controlled channel through a protective glass optically connected with an inclined flat mirror directly, characterized in that the mirror reflector is made in the form of a concave spherical mirror, and the matching device in the form of mirrors nn rhombus, consisting of a base and two reflectors.