Диссертация (1025115), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

3.2. Оптическая схема коллимирующего объектива (в обратном ходе)Основные оптические параметры:- диаметр входного зрачка, мм:36;- фокусное расстояние, мм:72,00;- длина системы, мм:74,55.Конструктивные параметры:SurfTypeRadiusThicknessOBJ STANDARDInfinitySTO STANDARDInfinity2 STANDARD40.67737GlassDiameterInfinity010.58087036LZ_TK1438.40513823 STANDARD-68.127935.9184864 STANDARD-41.252214.9988635 STANDARD-118.030353.05534IMA STANDARD38.40513LZ_TF5Infinity30.9104529.706653.6Рис. 3.3.

Диаграммы номинальных пятен рассеянияОкончательный аберрационный синтез коллимирующего объективабольшого диаметра с пересчетом на пробные стеклаВ результате оптимизации оптической схемы, полученной на этапепредварительного аберрационного синтеза, и пересчёта радиусов кривизнылинз на пробные стёкла получена окончательная оптическая схемаколлимирующего объектива.

Конструктивные параметры, эскиз оптическойсхемы с трассировкой лучей и номинальные пятна рассеяния представленыниже.83Рис. 3.4. Оптическая схема коллимирующего объектива (в обратном ходе)Основные оптические параметры:- диаметр входного зрачка, мм:36;- фокусное расстояние, мм:72,17;- длина системы, мм:74,76.Конструктивные параметры:SurfTypeRadiusThicknessOBJ STANDARDInfinitySTO STANDARDInfinityGlassInfinity40.9310.63 STANDARD-67.145.94 STANDARD-40.9355 STANDARD-116.753.25678Infinity002 STANDARDIMA STANDARDDiameter36LZ_TK1438.405136.89995LZ_TF530.9013629.709953.684Рис.

3.5. Диаграммы номинальных пятен рассеянияГабаритный и предварительный аберрационный синтез оптическойсистемы коллимирующего объектива малого диаметраПри помощи ПО Zemax был проведён предварительный аберрационныйсинтезоптическойсистемыколлимирующегообъектива,которыйпредставляет собой двухлинзовый коллиматор. Конструктивные параметры,эскиз оптической схемы с трассировкой лучей и номинальные пятнарассеяния представлены ниже.Рис.

3.6. Оптическая схема коллимирующего объектива (в обратном ходе)85Основные оптические параметры:- диаметр входного зрачка, мм:15;- фокусное расстояние, мм:30,0;- длина системы, мм:36,18.Конструктивные параметры:SurfTypeRadiusThicknessOBJ STANDARDInfinitySTO STANDARDInfinityGlassInfinity002 STANDARD17.144425.8404723 STANDARD87.915892.8742434 STANDARD-13.392045.8903145 STANDARD-14.1645421.57721IMA STANDARDDiameterInfinityРис. 3.7. Диаграммы номинальных пятен рассеяния15LZ_CTK1916.5021114.749LZ_KF614.1258214.144021.586Окончательный аберрационный синтез коллимирующего объективамалого диаметра с пересчетом на пробные стеклаВ результате оптимизации оптической схемы, полученной на этапепредварительного аберрационного синтеза, и пересчёта радиусов кривизнылинз на пробные стёкла получена окончательная оптическая схемаколлимирующего объектива.

Конструктивные параметры (диаметр входногозрачка 15 мм, фокусное расстояние 29,94 мм; длина системы 34,40 мм), эскизоптической схемы с трассировкой лучей и номинальные пятна рассеянияпредставлены ниже.Рис. 3.8. Оптическая схема коллимирующего объектива (в обратном ходе)Конструктивные параметры:SurfTypeRadiusThicknessOBJ STANDARDInfinitySTO STANDARDInfinityGlassInfinity17.7013 STANDARD-264 STANDARD-16.5265 STANDARD-42.0720.20495Infinity002 STANDARDIMA STANDARDDiameter62.215LZ_TK1416.5020415.32995LZ_TF413.1295611.951451.587Рис. 3.9. Диаграммы номинальных пятен рассеянияПорезультатамаберрационногосинтезаразработанаРКДнакомпоненты коллимирующего объектива.

Схема оптическая представлена нарис. 3.10, а выпуск – на рис. 3.11.Рис. 3.10. Схема оптическая принципиальная88Рис. 3.11. Выпуск оптический3.1.2. Экспериментальныеисследованиямакетаголографическогоприцела на основе трехмерного голограммного компенсатора12345Рис. 3.12. Фотография контрольно-юстировочного стенда МГТУ им. Н.Э.Баумана89На Рис. 3.12 приведена фотография этого стенда, где 1- источник света(светодиод), 2- выверочный коллиматор типа Scope Alignment Device модельNSA (компания Nikko Stirling) , 3- прибор ПКГ-1, 4- комплект планокПикатини, 5- оптический увеличитель (увеличение 3 крата). Выверочныйколлиматор 2, прибор 3 ПКГ-1 и оптический увеличитель 5 былиустановлены на планке Пикатини 4, на которой предварительно эти элементыбыли выверены вдоль по одной оптической оси.На основании контрольно-юстировочного стенда была проведенаоценка углового смещения прицельной марки макета ГКП с установленным внем комплектом трехмерного голограммного компенсатора.

Измеренияпроводились с помощью выверочного коллиматора, в фокусе оптическойсистемы которого установлена сетка с ценой деления 4 угл.мин (Рис. 3.13).Полученные на контрольно-юстировочном стенде значения составилипо оси Х ─ 7,6 угл. мин., по оси Y ─ 9,6 угл. мин.Рис.

3.13 Положение прицельного знака, полученное на контрольноюстировочном стенде903.2. Описание оптической системы голографического коллиматорногоприцеласголограммнымкомпенсаторомнаосноветонкойпропускающей дифракционной решеткиОптическая система коллиматорного прицела, как показано на Рис.3.12, содержит полупроводниковый лазерный диод (1), голограммныйкомпенсатор на основе тонкой пропускающей дифракционной решетки (2),обеспечивающую компенсацию ухода длины волны лазерного излучения вшироком диапазоне изменения температуры окружающей среды; ГОЭ (3),формирующий прицельный знак; и защитное стекло (4).

Все компонентыпросветлены на длину волны лазерного излучения   650 нм .Рис. 3.1. Оптическая схема голографического прицелаРис. 3.2. Общий вид голографического коллиматорного прицелаРасходящийсяпучокизлученияотлазерногодиодапоз.1(   0, 650 мкм; P  5 мВт;    9 ;  //  29 ) падает на ДР (2), после котороговолновой фронт преобразуется из квазисферического в плоский. Первыйпорядок дифракции подсвечивает ГОЭ (3), с которого на расстоянии до 30091метров восстанавливается изображение линии визирования. Для защиты отвнешних воздействий в оптическую систему вводится защитное стекло (4).3.2.1 Экспериментальные исследования величины углового смещениялинии визированияДля оценки углового смещения линии визирования была использованатермобарокамера ТБК-40 с оптическим иллюминатором.Габариты камеры:•Внутренний диаметр корпуса камеры = 180 см,•Высота от пола до верхней обечайке камеры = 158 см,•Внутренняя длина камеры = 350 см,Достигаемые параметры:•Предельный вакуум Рmax = 465Па (3,5 мм.рт.ст.)•Время достижения предельного вакуума менее либо равно 60 мин.•Вакуум (при натекании q = 50 нл/мин) Рпр=6 мм.рт.ст.•Положительная предельная температура tmax = 100 0С.•Время достижения положительной предельной температуры менеелибо равно 90 мин.•Отрицательная предельная рабочая температура tmax = -50 0C.•Время достижения отрицательной предельной температуры менее либоравно 90 мин.92Рис.

3.3. Термобарокамера ТБК-40В коллиматорный прицел с ГОЭ был установлен аккумулятор GP2700напряжением 1,2 В емкостью 2600 мАч. Снаружи ТБК-40 передиллюминатором на подставке установлен коммутатор установки ЮТ1216 сосветителем коллиматора 200 мм. В нормальных климатических условияхвнутри ТБК соосно с коллиматором ЮТ1216 на кронштейне с направляющейпланкой Picatinny установлен прицел.

Центр линии визирования совмещен сцентром перекрестия коллиматора.Наблюдение за положением центра перекрестия сетки коллиматоравелось непосредственно в ТБК с помощью зрительной трубки увеличением10х, установленной соосно за прицелом.Далее на место разработанного прицела установлен прицел модели 552фирмы EOTech (США).

Винтами выверки прицела совмещен центр линиивизирования с центром перекрестия коллиматора. Прицел EOTech замененприцелом проверено совпадение центров и ЛВ.Наблюдение за положением центров линий визирования прицеловотносительно центра перекрестка сетки коллиматора велись поочереднонепосредственно в ТБК с помощью зрительной трубы при фокусировке93трубынарезкоеизображениесеткиколлиматора,затемтрубаперефокусировалась на резкое изображение линии визирования.Смещение положение централинии визирования определилосьвизуально по штрихам сетки коллиматора с ценой деления 3,5′′.Смещение фокальной плоскости прицела определилось по формулеxNk  Nm, где N k – отсчет по шкале зрительной трубы при фокусировкеkна сетку коллиматора, N m – отсчет по шкале зрительной трубы при2f трубы2002 40000фокусировке на линию визирования, k  2 11,1 .f прицела6023600Угловой параллакс, вызванный расфокусировкой, определялся поформуле E  Dвх. зр.

 x 206265 .22  f прицелаПри диаметре входного зрачка 30 мм и фокусном расстоянии прицелаf   60 мм .E 30  206265  x859  x 14  x . 859  x , E 2  360060Результатыисследованийпоказали,чтомаксимальноеугловоесмещение прицельного знака относительно сетки коллиматора составило3,5’’, а расфокусировка – 0,27 мм.На рисунке 3.4. изображен прицельный знак экспериментальногообразца ГКП, восстановленного с ГОЭ.Рис. 3.4. Вид восстановленного изображения прицельного знака943.2.2.ЭкспериментальныеисследованиямакетаголографическогоприцелаИзмерение дифракционной эффективностиОднойизважнейшиххарактеристикГОЭиДОЭявляетсядифракционная эффективность (ДЭ), которая определяет долю энергииосвещающего пучка, направляемого элементом в заданную областьпространства.

Измерение ДЭ во многих порядках дифракции являетсякритической операцией на всех основных этапах изготовления ГОЭ, так какпозволяет оперативно определить глубину и форму рельефа по всей егоповерхности, отказавшись от использования профилографов или атомносиловыхмикроскопов,обеспечивающихлишьлокальноеизмерениепараметров структуры. Измерение ДЭ в поляризованном свете позволяетвыявить эффекты, возникающие при дифракции света на структурах сразмером зон, соизмеримым с длиной волны света. Точное измерение ДЭ вбольшом динамическом диапазоне особенно необходимо при создании ГОЭ,принципработыдифрагированногокоторыхоснованоптическогонаизлучения,управленииинтенсивностьюнапример,дифракционныхаттенюаторов, или его точном дозировании, например, комбинированныхсинтезированных голограммах для контроля асферики.ДЭ измеряют с тех пор, как были созданы первые дифракционныеэлементы.

Обычноизмерение производят фотоприёмником, которыйпоследовательно перемещается по дифракционным порядкам, фиксируяинтенсивность дифрагированного светового потока. Несмотря на простоту ибольшой динамический диапазон, применение этого метода из-за егонеоперативностиограниченолабораторией.Вболеесложныхавтоматизированных приборах световой поток на выходе ГОЭ сканируетсядвижущейся микродиафрагмой, расположенной перед фотоприёмником.Однако измерить интенсивность светового потока дифракционных порядков(ДП), распространяющихся под большими углами, таким прибором нельзя. Внаучныхэкспериментахдляанализараспределенияинтенсивности95дифрагированного излучения часто используются светочувствительныематрицы(видеокамеры). Это позволяет легковыявить особенностираспределения и его модового состава.

Характеристики

Список файлов диссертации