книги из ГПНТБ / Перов В.А. Сборка и юстировка оптико-электронных приборов учеб. пособие
.pdf1 . Поворот сетки вокруг оси \)и и наклон изображения проверя ют при помощи отвеса или коллиматора с вертикальным штри хом сетки и вспомогательной зрительной трубы с поперечным уровнем. В ряде случаев на сетке вспомогательной зрительной трубы имеется допусковый биштрих, определяющий допуск на наклон изображения и сетки.
Наклон изображения исправляется регулировкой призм (например, чеканкой призм на призменном мостике в призмен ном бинокле), а в панорамических системах - поворотом приз мы Дове (куб-призмы, призмы Пехана) на угол,вдвое меньший утла поворота изображения. При наличии в конструкции прибора концевых отражателей или пентапрнзм наклон изображения уст раняется поворотом отражателей вокруг оси, параллельной бис сектрисе утла отражателей.
Поворот сотки устраняют либо разворотом ее относительно узла, в котором сетка крепится, либо разворотом всего узла с сеткой вокруг оптической оси прибора.
8 11. Взаимосвязь между точностью сборки ; юстировки узлов и точностью всего оптико-электронного прибора
Во время сборки узлов оптических систем возникают пог решности, в результате которых взаимное положение элементов не совпадает с расчетным. Для получения требуемых характе ристик прибора необходимо каждый узел юстировать. Требуемые эксплуатационные характеристики прибора получаются линейны ми и угловыми поворотами элементов системы. Как правило, влияние этих подвижек на положение изображения и его качест во для каждого элемента и узла неодинаково.
Для оптико-электронного прибора обычно задают два об щих допуска; один на смешение изображения в поле зрения при бора, а другой - на величину волновой аберрации, которая еще не вносит заметных искажений качества изображения (для ви зуальных систем ( Л в ) доп 4 )■
Общий приборный допуск можно разделить на допуски на отдельные узлы и детали исходя из предположения, что дейст вия первичных ошибок суммируются как случайные величины - по квадратичному закону.
Средняя величина волнового допуска |
на каждый |
источник таких ошибок подсчитывается по формуле |
|
30 |
|
где j n 0 - число первичных ошибок.
Между погрешностью оптической поверхности и вызываемой ею деформацией волнового фронта Л в существует прямо про порциональная зависимость. Их количественные соотношения приведены Погаревым Г.В. ^2, § 19^ .
Смещение изображения в поле зрения прибора представляет собой случайную векторную ошибку - результат суммирования независимых случайных векторных ошибок самостоятельно юсти руемых элементов оптической системы. Суммарная ошибка, как и ее составляющие, подчиняется круговому нормальному закону распределения, так как направление этНх ошибок в пределах 360 равновероятно. Поэтому смещение изображения от центра пере крестия в поле зрения прибора будет находиться внутри круга, радиус которого должен определяться общим допуском на при бор. Это смещение не должно выходить за границы допускае мой окружности после установки всех узлов, каждый из которых отъюстирован на пределе установленного для него допуска. Для обеспечения полной взаимозаменяемости узлов последнее усло вие должно быть соблюдено без дополнительных юстировочных операций при сборке всего прибора.
Из условий взаимной независимости погрешностей самосто ятельно юстируемых узлов и равновероятного смещения изобра жения в каждом узле по любому направлению следует
|
h |
= f |
l W |
( и ) |
|
|
|
t-V |
» |
где |
- предельное |
смещение изображения от центра пере |
||
|
крестия в поле зрения |
прибора; |
||
-предельное смещение изображения из-за погреш ности юстировки L -го узла.
При условии, что равно общему допуску на прибор, т.е. равно радиусу окружности, в пределах которой допустимо
смещение изображения от центра перекрестия в поле зрения оку ляра, - допуски на. самостоятельно юстируемые узлы, т.е, технические требования к узлам. В этом случае $ 1 - радиусы допускаемых окружностей, ограничивающих смешения изображе ния от погрешностей юстировки L - к узлов. Эти ошибки фикси-
31
руютея в попе зрения КЮ приборов при контроле узла. Для оп ределения связи между смещением изображения и изменением положения узла можно написать следующее соотношение:
|
|
<18> |
где Л |
I |
- коэффициент пропорциональности. |
При |
смещешш узла поперек оптической оси на величину |
|
А С с |
I |
НРН наклоне его на угол A l^ вокруг оси, перпендику |
лярной к оптической, и при продольном смещении узла на вели
чину |
A Hi |
(введя коэффициенты пропорциональности: линейный |
|||
Л л |
. угловой Л у г |
и продольный Л п р |
> выраженные через |
||
линейное, |
угловое |
и продольное увеличения |
исходя из анализа |
||
конкретной схемы |
прибора) имеем следующие соотношения: |
||||
|
(Те ( a Cl) = |
A C l , |
|
||
|
|
|
|
> |
(19) |
|
$ L ( a Z l) |
= |
A l l . |
|
|
Из (17) и (19) получаем зависимости, связывающие составляю щие суммарной ошибки, которые вызывают поперечное смещение изображения в поле зрения и продольную суммарную ошибку, с погрешностями юспгровки узлов и деталей в следующем виде:
& ( д с ) = y jZ J & 4 c f
, |
( 2 0 ) |
S i ( ЛЧ>) =
S i ( A Z ) = f z j f % А Й '
составляющая суммарной ошибки в линейной мере от параллельного смещения деталей; составляющая суммарной ошибки в угловой мере от наклона деталей; продольная суммарная ошибка (расфокуси ровка).
32
По составляющим суммарной ошибки может быть определе на величина суммарного поперечного смещения изображения, вызванная погрешностями юстировки:
в линейной меое ______________________________________,
У
в углов-'" '
Измерив величины технологических погрешностей юстиров
ки узлов |
A C i |
, A ( f i и A Z.C и зная коэффициенты |
, по |
формулам |
( 2 0 ) |
определяют ожидаемые суммарные погрешности |
|
прибора после его сборки. |
|
||
Пример анализа оптической системы см. J” 2, § 30 J . |
|
||
§ 12. Цоколевка электронно-оптических преобразователей. их селекция и контроль
Выпускаемые ЭОП в большинстве случаев не имеют по верхностей, которые можно было бы принять за базовые при сборке и юстировке, а поэтому вводится операция цоколевки, обеспечивающая центрирование ЭОП по отношению к вспомога тельной сборочной базе (цилиндрической поверхности и опорно му торцу цоколя) и подвод к фотокатоду ЭОП нулевого потен циала.
Для этих целей ЭОП крепится в латунном цоколе 1 (рис.8 ) при помощи токопроводящей цоколевочной массы 2 . Предвари тельно обезжиривается растворителем внутренняя поверхность цоколя. Крепежные отверстия в цоколе перед заливкой массы защищаются бумажными прокладками. Цоколевочная токопрово дящая масса, составленная на основе свинцового'глета, приго тавливается в фарфоровых чашечках непосредственно перед цо колевкой в необходимых количествах.
При цоколевке визирная ось ЭОП совмещается с геометри ческой осью цоколя. Обезжиренный цоколь устанавливается и базируется в оправе 6 специальной струбцины. ЭОП закрепля ется в цоколе при помощи прижима 3 и винтов 4, осуществля ется заливка цоколя токопроводящей массой. Струбцина 6 с ЭОП
S3
устанавливается на ЮО прибор (рис. 9).
срОтонатоЭ
Экран.
Рис. 8
Рис. 9
34
Сетка проектора 1 освещается длинноволновым излучением от лампы через светофильтр.. К ЭОП через патрон 2 подается на пряжение. Изображение перекрестия проектируется в центр по садочного диаметра на фотокатод ЭОП. Изображения марки фотокатода и перекрестия проектора рассматриваются через микроскоп 5. Пока токопроводящая масса эластична, осущест вляются поперечные подвижки и отклонение оси ЭОП так, что бы визирная ось последнего была совмещена с визирной осью проектора и микроскопа. Допустимое смещение центра марки ЭОП с оси цоколя не более 0,1 -0,3 мм. Допустимый наклон
линий марки |
(наклон сетки) + 2 , |
|
На плоскость экрана ЭОП |
устанавливается и крепится |
|
(клеем 8 8 ) |
полевая диафрагма, |
выполненная из черной кино |
хиты . Визирная ось ЭОП должна проходить через центр поле- й}ОЙ диафрагмы. Точность ее установки +0,2 мм. Контроль установки полевой диафрагмы - по допусковым окружностям в поле зрения микроскопа 5. После выполненных операций центри рования струбцина с ЭОП снимается с КЮ прибора и в собран ном виде устанавливается в термошкаф, где в течение 3-4 ч Осуществляется сушка массы при t, ~ 50 С.
Собранный ЭОП контролируется по штриховой мире в ИК ?уЧах. на разрешающую способность и качество изображения. С$хема контроля представлена на рис. 10. ЭОП считается годным, ■вели расчетная мира резко видна по всем четырем направлени ем при удовлетворительном контрасте видимых штрихов.
Рис. 10
35
Для контроля разрешающей способности ЭОП по полю эк рана вместо коллиматора с мирой устанавливаются щит с ми рами на расстоянии 5-10 м от фотообъектива, которые освеща ются прожектором с фильтром, входящим в комплект оптикоэлектронного прибора. Миры расположены таким образом, что контроль разрешающей способности осуществляется по полю эк рана в горизонтальном, вертикальном направлениях и под углом 45 к указанным направлениям в центре, на краю и в двух трех промежуточных положениях поля.
Так, для ЭОП B l-П, устанавливаемого в бинокулярный ви зир, разрешающая способность в центре и на краю должна быть не ниже 40 и 10 л/мм соответственно.
На разрешающую способность ЭОП влияет непараллельность плоскостей фотокатода и экрана. Непараллельность указанных плоскостей контролируется автоколлимашюнным способом: авто коллиматор устанавливается относительно вспомогательной ба зы - полированной стеклянной пластины (совмещается визирная ось автоколлиматора с нормалью плоскости вспомогательной базы), прижимается к стеклянной пластине фотокатод ЭОП и измеряется угловое отклонение автоколлимационного изображе ния, отраженного от экрана ЭОП. Допустимая непараллельность плоскостей 1 0 - 2 0 ,
При контроле ЭОП для бинокулярных приборов дополни тельно осуществляется селекция ЭОП по величине углового от клонения визирной оси (если цоколевка ЭОП не выполняется). В этом случае угол отклонения контролируется по схеме (рис. 1 0 ), но вместо миры устанавливается перекрестие, а сет ка микроскопа в центральной части разделена на прямоуголь ные участки, имеющие свои номера. В бинокулярный прибор
устанавливаются два ЭОП с одинаковым отклонением визирной — или оптической оси {изображения перекрестий проектируются в прямоугольник с одним и тем же номером). Такая селекция ЭОП облегчает юстировку параллельности пучков лучей на вы ходе из окуляров при сборке бинокулярного прибора.
36
813. Сборка зеркально-линзового объектива
сприемником лучистой энергии (ПЛЭ )
Вкачестве преобразующих оптических устройств ОЭП на ведения и самонаведения летательных аппаратов широко исполь зуется зеркально-линзовая оптика.
На рис. 11а представлена схема прибора, состоящего из
защитного стекла 1 , двух корригирующих линз 2 и 3, вторично го плоского зеркала 4, приемника лучистой энергии 5 и первич ного сферического зеркала 6 ._
Действие узла в длинноволновом диапазоне длин волн оп ределяет специфические особенности техпроцесса его сборки и юстировки. После геометрической юстировки узлов осу ществля-
37
ется фокусировка объектива на ПЛЭ в рабочем диапазоне длин волн с контролем фокусировки по сигналу. Условно (и конст руктивно) объектив делится на линзовую часть 1 и зеркальную часть П. Юстировка части 1 сводится к обеспечению центриро ванности линзовых компонентов и выдерживанию воздушных промежутков между ними. Эти операции аналопгчны сборке объективов насыпной конструкции.
Сборка узла П . Сборочной базой узла П выбраны опорный торец А и посадочный диаметр зеркала 6 . Плоское зеркало 4 укрепляется параллельно торцу узла А с помощью вспомога тельной плоской пластины (рис. 116), нормаль которой А/а устанавливается параллельно визирной оси автоколлиматора. Центрированность линзовых и зеркальных компонентов объекти ва оценивается по дифракционному изображению точки в фокаль ной плоскости, которая рассматривается через микроскоп
(рис. 12 а).
Рис. 12
38
Остаточная нецентрированность линз объектива устраняется разворотом вокруг оси объектива узла с корригирующими лин зами Установка ПЛЭ относительно фокальной плоскости объек тива контролируется по максимуму сигнала, снимаемого с при емника, регулировка его положения — подбором толщины ком пенсационного кольца между базовой плоскостью А и сферичес ким зеркалом. В коллиматор устанавливается длинноволновый светофильтр. Компенсаторы выполняются ступенчатыми с раз ностью по толщине в 0,01 мм. Эта операция трудоемка и мало производительна.
Другая схема фокусировки представлена на рис.126, на которой диафрагма А Ч Т установлена в фокусе объектива зер кального коллиматора. Расфокусировав коллиматор на величину 2 , добиваются максимального сигнала на ПЛЭ. По матема
тической |
зависимости, связывающей величину |
% ' с Z , нахо |
дят 2* |
к на эту величину изменяют толщину |
компенсатора. Так, |
если на |
сферическое зеркало при работе объектива падает па |
|
раллельный пучок, то при совмещении фокусов контролируемого
объектива и зеркального коллиматора 2/ = |
2 ( Jo / / * )• |
||
Следовательно, |
если |
устанавливается с |
погрешностью 0,01мм, |
а отсчет перемещения АЧТ осуществляется по миллиметровой |
|||
шкале, то у к |
5 » j O |
f 0 . |
|
В других |
конструкциях ОЭП имеются анализаторы изобра |
||
жения с модуляционными дисками, устанавливаемыми вблизи ПЛЭ, а оптические элементы вращаются вокруг оптической оси объектива. Неподвижными являются защитное стекло и приемник. Центрировка такого объектива усложняется, добавляется опера ция центровки модуляционного диска. Фокусировку объектива можно осуществить и в видимой области спектра с последующим перемещением зеркала или приемника на расчетную величину.
.§ 14. Сборка узлов квантовых генераторов
1)Основные требования к оптической системе квантового генератора на твердом теле
Оптические квантовые генераторы (ОКТ) являются источ никами мощного узконаправленного монохроматического коге рентного излучения и используются в различных областях тех ники как самостоятельные приборы или как узлы осветительной системы.
ЗЫ