Устройство для юстировки составного сферического зеркала

 

Использование: оптическое приборостроение, точнее, юстировка составных сферических зеркал телескопов в процессе их сборки и эксплуатации. Сущность изобретения: устройство содержит контрольный прибор и лазерный источник излучения, установленный с возможностью поворота вокруг точки на его оси, лежащей в плоскости, проходящей через центр кривизны составного сферического зеркала нормально к его оптической оси, отстоящей на расстоянии 0,005-0,01R от оптической оси составного сферического зеркала, где R - радиус сферической поверхности составного зеркала, и совпадающей с измерительной плоскостью контрольного прибора, в которой установлен экран, при этом геометрический центр измерительной плоскости симметричен точке поворота лазера относительно оптической оси сферического зеркала. 1 ил.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для юстировки составных сферических зеркал телескопов в процессе их сборки и эксплуатации.

Известно устройство юстировки составных зеркал из центра кривизны оптической поверхности, образованной составными зеркалами /IEEE, Trans. Aerosp. Electr. Syst, 1969, N 2, с. 279/.

Известно устройство для юстировки составных зеркал, включающее элементы составного зеркала, образующие оптические сигналы в фокальной плоскости контрольного прибора, например, автоколлиматора, который располагают против опорного элемента составного зеркала, часть контрольного пучка ответвляют на юстируемый элемент с помощью перископической системы концевых отражателей и, поворачивая систему отражателей вокруг оптической оси автоколлиматора и изменяя расстояние между отражателями соответственно расстоянию между опорным и юстируемым элементами, последовательно сравнивают юстируемые элементы с опорным /авт. свид. СССР, N 656014, м.кл. G 02 B 17/06, 1979/.

Недостатком данного устройства является наличие погрешности, вносимой в погрешность юстировки составного зеркала перископической системой концевых отражателей. Эта погрешность возникает при повороте перископической системы и изменении расстояния между концевыми отражателями как вследствие переменных упругих деформаций элементов системы под влиянием сил тяжести, так и вследствие неточности совмещения осей подвижных элементов с неподвижными.

Целью изобретения является повышение точности юстировки составного сферического зеркала в процессе его сборки и эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что источник оптических сигналов, например, лазер, располагают с возможностью его вращения вокруг точки, находящейся в плоскости, проходящей через центр кривизны составного зеркала нормально его оптической оси, причем, точка вращения источника удалена от оптической оси составного зеркала на расстояние, предпочтительно, равное 0,005-0,01R, где R - радиус юстируемой сферы, и совпадает с осью излучения источника, в этой же плоскости располагают измерительную плоскость контрольного прибора, например просветный матовый экран, при этом геометрический центр измерительной плоскости расположен симметрично точке поворота лазера относительно оптической оси сферического составного зеркала.

На фиг. 1 представлена оптическая схема юстировки составного зеркала.

Здесь 1 - юстируемое составное сферическое зеркало, 2 - источник оптических сигналов, 3 - точка вращения источника оптических сигналов, 4 - плоскость, проходящая через точку вращения источника и через центр кривизны составного зеркала нормально его оптической оси, 5 - оптическая ось составного зеркала, 6 - центр кривизны составного зеркала, 7 - измерительная плоскость контрольного прибора, 8 - точка совмещения изображений источника при юстировке элементов составного зеркала, 9 - контрольный прибор.

Устройство для юстировки включает, в том числе, источник оптических сигналов, например, лазер, и контрольный прибор, например, окуляр с измерительной плоскостью в виде просветного экрана.

Юстировка составного сферического зеркала проводится следующим образом.

На расстоянии радиуса кривизны от поверхности составного зеркала на его оптической оси, определяемой конструкцией составного зеркала, или на оптической оси одного из элементов, принятого за опорное, устанавливается лазер на направляющих, расположенных нормально оптической оси составного зеркала, причем точка вращения лазера совпадет в этом случае с центром кривизны оси составного зеркала на расстоянии 0,005-0,01R, где R - радиус кривизны поверхности составного зеркала. В плоскости, проходящей через точку вращения лазера нормально оптической оси составного зеркала, устанавливается измерительная плоскость контрольного прибора, и в этой плоскости симметрично положению точки вращения лазера относительно оптической оси составного зеркала отмечается положение точки, в которой должно строиться изображение источника элементами составного зеркала. Лазер наводится последовательно на элементы составного зеркала и подвижками элементов изображения источника совмещаются в отмеченной точке измерительной плоскости.

Для повышения точности совмещения изображений источника применяется контрольный прибор, в качестве которого может быть использован оптический прибор, например, лупа, окуляр или микроскоп.

Например, проводилась юстировка составного сферического зеркала, состоящего из 18 элементов. Элементы зеркала представляли собой шестигранники с диаметром описанной окружности 420 мм, диаметр составного зеркала 1,8 м, радиус кривизны поверхности 14,5 м. При юстировке оптическая ось составного зеркала была расположена горизонтально.

В качестве источника пользовался лазерный визир ЛВ-5М, имеющий общую точку вращения излучателя вокруг горизонтальной и вертикальной осей, в качестве измерительной плоскости использовался просветный матовый экран из лавсановой светорассеивающей пленки, в качестве контрольного прибора окуляр с увеличением 10^x.

После установки лазерного визира и контрольного прибора проводилась юстировка составного зеркала. При этом удаление точки вращения лазера от оптической оси составного зеркала составляло 100 мм = 0,007R. При наведении лазера на элементы составного зеркала изображения источника наблюдались на матовом экране. Угловыми наклонами элементов изображения источника приводились в точку их совмещения на измерительной плоскости, симметричной точке вращения лазера относительно оптической оси составного зеркала, т.е. расположенной по другую сторону оптической оси составного зеркала на расстоянии 100 мм от нее.

Юстировка при визуальной погрешности совмещения изображений источника на матовом экране равной Δ = 0,5 мм дает погрешность совмещения элементов составного зеркала При применении окуляра с увеличением Г = 10^x погрешность совмещения элементов составит при Г = 20^x Δα = 0,35ʺс

Формула изобретения

Устройство для юстировки составного сферического зеркала, содержащее источник излучения и контрольный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности юстировки, источник излучения выполнен в виде лазера, установленного с возможностью поворота вокруг точки на оси, лежащей в плоскости, проходящей через центр кривизны составного сферического зеркала нормально к его оптической оси, отстоящей на расстоянии 0,005 - 0,01R от оптической оси составного сферического зеркала, где R - радиус сферической поверхности составного зеркала, и совпадающей с измерительной плоскостью контрольного прибора, в которой установлен экран, при этом геометрический центр измерительной плоскости симметричен точке поворота лазера относительно оптической оси сферического зеркала.

РИСУНКИ

Рисунок 1