Реферат: Оптические системы контрольно-юстировочных и измерительных приборов

Рис.2. Автоколлиматор

Автоколлиматор находит широкое применение, например, для контроля плоскопараллельности и клиновидности защитных стекол, сеток и светофильтров, для измерения углов призм и клиньев и контроля центрировки линз. Автоколлимационными трубами снабжены такие приборы, как оптиметры, спектрометры, гониометры, микроскопы и др.

Автоколлиматор имеет повышенную чувствительность по сравнению с другими измерительными приборами, в нём повороту зеркала от нормали к падающему лучу на угол α соответствует поворот луча относительно первоначального направления на двойной угол или смещение изображения в плоскости сетки на .

Выбирая длину плеча оптического рычага, равную фокусному расстоянию объектива автоколлиматора, можно в поле зрения получить значительное смещение отражённого изображения сетки при небольшом повороте зеркала.

Автоколлиматоры различают как по конструкции применяемых измерительных устройств (шкалы с иониусом, микрометренные винты с барабанами и лимбы), так и по типу применяемых автоколлимационных окуляров.

Автоколлимационные окуляры

Окуляр с призмой-куб и двумя сетками(рис.4) получил широкое распространение в контрольно-юстировочных приборах. Поскольку призма-куб находится до первого фокуса окуляра, можно применять и короткофокусные окуляры. Все поле зрения для наблюдений свободно, сетки обычно различные: на одной индекс (крест, штрих и т. п.)

Рис. 3. Окуляр с призмой-куб и Рис.4. Окуляр с призмой-куб одной сеткой и двумя сетками

3. ДИНАМЕТРЫ И ДИОПТРИЙНАЯ ТРУБКА

Динаметр служит для измерения величины диаметра и удаления выходного зрачка зрительных труб и микроскопов. Эти измерения важны, так как квадрат диаметра выходного зрачка характеризует светосилу зрительной трубы, а выдерживание удаления выходного зрачка позволяет правильно расположить зрачок глаза и исключить срезание и виньетирование краев поля зрения.

Рис.5. Динаметр Рамсдена Рис.6. Динаметр Чапского

Динаметр Рамсдена (рис.5) состоит из двух трубок, входящих одна в другую. Во внутренней трубке находится окуляр или сложная лупа с увеличением 10-15^х . Со стороны глаза, против окуляра, трубка заканчивается глазной раковиной. Для фокусировки по глазу на резкое видение делений шкалы эта трубка от руки передвигается во второй трубке, в которой установлена шкала с ценой деления 0,1 мм. Обе трубки передвигаются для резкого видения краев выходного зрачка испытуемой трубы, к оправе окуляра которой и приставляется динаметр торцом внешней, третьей трубки. По шкале динаметра производится отсчет числа делений, укладывающихся по диметру выходного зрачка. Число делений, укладывающихся по диаметру выходного зрачка, деленное на десять, будет диаметром выходного зрачка в миллиметрах.

Удаление выходного зрачка от последней поверхности линз окуляра испытуемой трубы получается как разность отсчетов по внешней шкале второй трубки при наведении динаметра на резкое видение краев выходного зрачка и последней поверхности окуляра или края оправы.

Динаметр Чапского (рис.6.) применяется для измерения диаметра и удаления выходного зрачка труб, у которых выходной зрачок расположен внутри трубы (например, труба Галилея или фотообъективы). Чтобы применить для этих измерений динаметр Рамсдена, его усложняют линзой (или склеенным из двух линз объективом), которая устанавливается перед шкалой - динаметра на ее двойном фокусном расстоянии. Таким образом, линза (или объектив) дает обратное изображение, шкалы окуляра впереди динаметра, удаленное на ее двойное фокусное расстояние от линзы. Изображение шкалы динаметра можно совместить с выходным зрачком системы и измерить его диаметр и удаление от последней поверхности окуляра. Измерение диаметров выходных зрачков у бинокулярных приборов важно еще и потому, что таким образом можно убедиться в равенстве увеличений обеих трубок. Это важно для характеристики бинокулярной системы, так как при разности увеличений более 3-5% глаза быстрее утомляются. При еще большей разности увеличений в отдельных трубках бинокулярной системы (до 10%) могут наступить затруднения в стереоскопическом зрении.

Если отклонения диаметра выходного зрачка находятся в пределах допуска, то это свидетельствует о хорошем качестве сборки прибора, а для бинокулярных систем - об удовлетворительной комплектовке объективов и окуляров по фокусным расстояниям.

Диоптрийная трубка (рис.7.) применяется как наблюдательная труба в контрольно-юстировочных приборах и для контроля шкалы диоптрий телескопической системы. Трубка состоит из двухлинзового склеенного объектива с фокусным расстоянием 50-100 мм и окуляра (так как поле зрения и удаление входного зрачка не требуются большими, имеет общее увеличение 2-4^х ).

Рис.7. Диоптрийная трубка

Объектив перемещается вдоль оптической оси, и сходимость лучей перед объективом изменяется в пределах ±5 диоптрии. При короткофокусном объективе трубки перемещение на крайние сходимости очень большое и качество изображения остается удовлетворительным. Если расстояние до точки схождения отсчитывается от объектива диоптрийной трубки, т. е. здесь располагается выходной зрачок трубы, шкала диоптрий которой проверяется, или поверхность очковой линзы, вершинная рефракция которой измеряется, то перемещение объектива

Если результат будет иметь знак плюс, то объектив следует выдвигать, а если - минус, то объектив необходимо вдвигать тогда опять получается резкое изображение миры коллиматора или бесконечно удаленного объекта. Если перед диоптрийной трубкой поставлена очковая линза в а диоптрии или испытуемая зрительная труба, то ее окуляр установлен на σ диоптрий.

4. ТЕХПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕТОК И ШКАЛ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

Сетки и их назначение.

Во многих оптических системах приборов имеются детали для различных отсчетов, измерений и наведения приборов на объект. Обычно на поверхности таких деталей наносят системы кривых или прямых линий, цифр, индексов или фигур различной формы. В зависимости от вида и взаимного расположения линий, фигур, индексов и др. ориентирующих элементов систему называют шкалой или сеткой. В большинстве случаев эти сетки и шкалы наносят на поверхности плоско-параллельных пластинок, но иногда и на поверхности плоско-выпуклых или сферических линз. В оптической системе сетки и шкалы размещают преимущественно в фокальной плоскости окуляров.

Сетки предназначаются, главным образом, для наведения прибора на объект. Шкалы служат для измерения различных линейных и угловых величин.

В оптическом приборостроении обычно не делают различия между терминами “шкала” и “сетка” и в большинстве случаев применяют последний.

Степень точности изготовления сеток определяют, главным образом, допусками на линейные и угловые размеры, ширины штрихов и интервалов между ними.

По степени точности изготовления сетки делятся на грубые, средние и высокоточные. Если допуски на линейные размеры выше 0,1мм, а на угловые – выше 5 мин., то сетки относятся к разряду грубых.