ES2338310T3 - Dispositivo de sujecion para un elemento optico. - Google Patents
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Abstract
Cámara de fotogrametría aérea con un objetivo y elementos ópticos dispuestos en una caja de objetivo y provistos de dispositivos de sujeción, caracterizada porque los dispositivos de sujeción (2, 3, 4, 5) constan al menos parcialmente de un material de aluminio con contenido en silicio, en el que la proporción de silicio en el material de aluminio con contenido en silicio se elige de tal manera que el coeficiente de dilatación del material de aluminio con contenido en silicio se adapte al coeficiente de dilatación del elemento óptico (6, 7, 8) correspondiente y en el que la proporción de silicio en el material de aluminio asciende a más del 15 por ciento en peso.
Description
Dispositivo de sujeción para un elemento
óptico.
La invención se refiere a una cámara de
fotogrametría aérea con un objetivo y elementos ópticos dispuestos
en una caja de objetivo y provistos de dispositivos de sujeción.
En los dispositivos ópticos de formación de
imágenes, por ejemplo en los objetivos de cámaras, catalejos,
gemelos o telescopios, se usan elementos ópticos en forma de lentes,
láminas paralelas, espejos, prismas, etc. Estos elementos ópticos
constan generalmente de vidrio y se sujetan sobre un dispositivo de
soporte mediante elementos estructurales metálicos o plásticos.
Para obtener imágenes de alta calidad con dispositivos ópticos de
formación de imágenes es necesario que estos dispositivos de
sujeción presenten una elevada estabilidad mecánica. Si los
dispositivos ópticos de formación de imágenes se exponen a
condiciones ambientales cambiantes, por ejemplo a oscilaciones de
temperatura, existe el riesgo de que los elementos ópticos de los
dispositivos de formación de imágenes se desplacen en la
trayectoria de los rayos de formación de imágenes. Esto provoca en
los dispositivos de formación de imágenes aberraciones
cromáticas
y distorsiones geométricas de la imagen. Estos defectos también se pueden producir por vibraciones y golpes.
y distorsiones geométricas de la imagen. Estos defectos también se pueden producir por vibraciones y golpes.
Por el documento EP 0298058 B1, por ejemplo, se
sabe que para aumentar la termoestabilidad de los objetivos de las
cámaras se puede prever para una lente un elemento de sujeción
anular ranurado de aluminio. En este elemento de sujeción se
encuentran, a distancias regulares, entalladuras radiales que en el
caso de oscilaciones de temperatura evitan la desviación del eje
óptico del objetivo aun cuando el elemento de sujeción y la lente
presentan dilataciones diferentes.
El documento US 6,631,040 B1 se refiere a un
procedimiento y a un dispositivo para efectuar una compensación de
la temperatura en un aparato óptico.
En el documento US 4,777,639 se describe un
dispositivo de sujeción para un espejo de un elemento óptico para
láser, en el que el dispositivo de sujeción consta de una aleación
de aluminio.
El documento DE 10137848 A1 describe un cojinete
de cigüeñal para un bloque de motor, en el que el polín inferior
está formado por una aleación de aluminio y silicio que presenta un
coeficiente de dilatación térmica comparable al de un cigüeñal
compuesto por una aleación de hierro.
La patente Abstracts of Japan 11269592 A
describe una aleación de aluminio con una proporción de silicio del
12 al 45 por ciento en peso.
En el documento US 4,908,705 se describe una
cámara de fotogrametría aérea.
Los objetivos para cámaras de fotogrametría
aérea deben cumplir unos requisitos de estabilidad especialmente
elevados. Se exige que estas cámaras de fotogrametría aérea
reproduzcan en una fotografía aérea una zona de imagen de forma
geométricamente precisa. La resolución de la imagen y la estabilidad
geométrica de la imagen deben ascender a al menos 2 \mum en toda
la zona de imagen. Para cumplir estos requisitos en un amplio
intervalo de temperaturas, de aproximadamente -40ºC a
aproximadamente +70ºC, y bajo carga vibratoria y derivada de choques
durante un servicio aéreo, estos objetivos se fabrican de
materiales metálicos cuyo coeficiente de dilatación se adapta al de
los cristales ópticos usados en el objetivo. Por este motivo, en los
objetivos de cámaras de fotogrametría aérea, por ejemplo en el
objetivo DMC 4/120 mm de la empresa Carl Zeiss, se usa para las
monturas de lente el material X14 con un coeficiente de dilatación
térmica \alpha comprendido en el intervalo de 10 \cdot
10^{-6}K^{-1}, o se usa titano cuyo coeficiente de dilatación
térmica asciende a \alpha = 9 \cdot 10^{-6}K^{-1}. La caja
exterior de un objetivo de este tipo se compone habitualmente de
acero noble, por ejemplo de X14 o X12. Esto permite minimizar las
tensiones mecánicas que ejerce la caja exterior sobre las monturas
de lente. Sin embargo, los materiales mencionados pesan
aproximadamente tres veces más que el aluminio. El aluminio se usa
como material para las monturas y cajas de objetivos fotográficos
clásicos. Sin embargo, por su alto coeficiente de dilatación térmica
de \alpha = 24 \cdot 10^{-6}K^{-1}, no es apropiado para el
uso en objetivos para cámaras de fotogrametría aérea. Esto daría
lugar a distorsiones demasiado grandes y a una calidad insuficiente
de la imagen.
El objetivo de la invención es, por lo tanto,
proporcionar una cámara de fotogrametría aérea con un objetivo que
presente un peso propio reducido y sea adecuado para el uso en
objetivos altamente estables, a saber, en cámaras de fotogrametría
aérea.
Este objetivo se alcanza de acuerdo con la
invención mediante las características citadas en la reivindicación
1.
Así, de acuerdo con la invención, el dispositivo
de sujeción se compone al menos parcialmente de un material de
aluminio con contenido en silicio, en el que la proporción de
silicio se elige de tal manera que el coeficiente de dilatación del
material de aluminio con contenido en silicio se adapte, en la
medida de lo posible, al coeficiente de dilatación del elemento
óptico correspondiente dispuesto en el dispositivo de sujeción. De
este modo se pueden mantener constantes las tensiones mecánicas
entre un elemento óptico dispuesto en el dispositivo de sujeción y
el dispositivo de sujeción propiamente dicho en un amplio intervalo
de temperaturas. La proporción de silicio en el material de
aluminio asciende a más del 15 por ciento en peso. De esta manera se
garantiza una buena procesabilidad del material de aluminio.
En una variante de la invención, el elemento
óptico está configurado en forma de lente, lámina paralela, espejo
o prisma. De este modo se puede crear un instrumento óptico cuya
estabilidad no se altera en condiciones ambientales cambiantes.
En una variante de la invención, el dispositivo
de sujeción está configurado en forma de montura de lente. En una
variante de la invención, el dispositivo de sujeción también puede
estar configurado en forma de caja de objetivo. De este modo se
puede proporcionar un objetivo de alto rendimiento preciso y
termoestable.
De acuerdo con la invención, la proporción de
silicio en el material de aluminio también puede ascender a más del
30 por ciento en peso. De este modo se crea un dispositivo de
sujeción especialmente ligero.
Una configuración muy ventajosa de la invención
consiste, de acuerdo con la reivindicación 6, en que el material de
aluminio presenta, a una temperatura de alrededor de 21ºC, un
coeficiente de dilatación térmica de \alpha \leq 24 \cdot
10^{-6}K^{-1} a una densidad de \rho \leq 7,5 g/cm^{3}. En
los documentos DE 19532244 C2, DE 19532253 C2 o DE 19532252 A1 se
describe un procedimiento para la preparación de un material de este
tipo. En ellos se explica que en el caso de este material, se trata
de un material resistente al desgaste y termorresistente que es
adecuado para camisas de cilindro en la construcción de motores.
Una cámara de fotogrametría aérea con los
dispositivos de sujeción de acuerdo con la invención para los
elementos ópticos es especialmente adecuada para llevarla en aviones
pequeños y aparatos voladores no tripulados.
En la única figura se representa una forma de
realización ventajosa de la invención, que se describe a
continuación.
La única figura muestra un objetivo 1 para una
cámara de fotogrametría aérea. El objetivo 1 comprende una caja de
objetivo 2 en la que se sujetan las lentes de objetivo 6, 7 y 8 por
medio de las monturas 3, 4 y 5.
La caja de objetivo 2 y las monturas 3, 4 y 5
constan de una aleación de aluminio con la siguiente
composición:
Silicio: 33 a 35 por ciento en peso,
Hierro: 1,8 a 2,2 por ciento en peso,
Níquel: 0,8 a 1,2 por ciento en peso.
Aluminio: resto.
Una aleación de aluminio de este tipo es
distribuida por la empresa PEAK Werkstoff GMBH, Siebeneicker Strasse
235, 42553 Velbert, Alemania, bajo el nombre comercial de
"Dispal®" y posee las siguientes propiedades físicas:
El coeficiente de dilatación del material para
el dispositivo de sujeción puede ajustarse modificando la proporción
de silicio en la aleación y adaptarse así al coeficiente de
dilatación del cristal del elemento óptico usado, por ejemplo una
lente. La empresa PEAK ofrece el material con una proporción de
silicio que se encuentra entre el 17 por ciento en peso y el 35 por
ciento en peso. Además de una buena resistencia al desgaste y una
alta rigidez, este material es mecanizable por arranque de virutas y
presenta una alta resistencia también a altas temperaturas de
uso.
Cabe señalar que también es posible fabricar
únicamente la caja de objetivo o partes de ella de la aleación de
aluminio descrita y prever, en cambio, otro material para las
monturas de lente.
Claims (6)
1. Cámara de fotogrametría aérea con un objetivo
y elementos ópticos dispuestos en una caja de objetivo y provistos
de dispositivos de sujeción, caracterizada porque los
dispositivos de sujeción (2, 3, 4, 5) constan al menos parcialmente
de un material de aluminio con contenido en silicio, en el que la
proporción de silicio en el material de aluminio con contenido en
silicio se elige de tal manera que el coeficiente de dilatación del
material de aluminio con contenido en silicio se adapte al
coeficiente de dilatación del elemento óptico (6, 7, 8)
correspondiente y en el que la proporción de silicio en el material
de aluminio asciende a más del 15 por ciento en peso.
2. Cámara de fotogrametría aérea según la
reivindicación 1, caracterizada porque el elemento óptico
está configurado en forma de lente (6, 7, 8) o lámina paralela o
espejo o prisma.
3. Cámara de fotogrametría aérea según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el dispositivo de
sujeción está configurado en forma de montura de lente (3, 4,
5).
4. Cámara de fotogrametría aérea según una de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el
dispositivo de sujeción está configurado en forma de caja de
objetivo (2).
5. Cámara de fotogrametría aérea según una de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la
proporción de silicio en el material de aluminio asciende a más del
30 por ciento en peso.
6. Cámara de fotogrametría aérea según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el
material de aluminio presenta, a una temperatura de alrededor de
21ºC, un coeficiente de dilatación térmica \alpha \leq 24
\cdot 10^{-6}K^{-1} a una densidad de \rho \leq 7,5
g/cm^{3}.
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