RU88794U1

RU88794U1 - EXTERNAL FOCUSING PIPE

Info

Publication number: RU88794U1
Application number: RU2009124979/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Тареев; Михаил Михайлович Бондаренко; Елена Ивановна Зайцева
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2009-11-20

Abstract

Зрительная труба с внешней фокусировкой, включающая оптически связанные объектив, установленный с возможностью перемещения вдоль его оси и снабженный устройством измерения величины перемещения, спектроделитель и систему наблюдения изображений объектов, отличающаяся тем, что система наблюдения изображений объектов содержит первое и второе фотоприемные устройства, каждое из которых включает матрицу фотоприемников с устройством управления и формирования видеосигнала, устройство коммутации и формирования контрольных меток, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго фотоприемных устройств, а выход устройства коммутации и формирования контрольных меток предназначен для подключения к монитору, при этом чувствительные площадки матриц первого и второго фотоприемных устройств установлены в фокальной плоскости объектива и оптически сопряжены с ним посредством спектроделителя.An external focusing telescope comprising an optically coupled lens mounted for movement along its axis and equipped with a device for measuring the magnitude of the movement, a spectro splitter and an object image observation system, characterized in that the object image observation system contains a first and a second photodetector, each of which includes a matrix of photodetectors with a control device and the formation of a video signal, a switching device and the formation of control marks, the first and Torah inputs connected respectively to the outputs of the first and second photodetectors, and an output switching device and forming control marks intended for connection to a monitor, wherein the sensitive pad matrices of the first and second photodetectors mounted in the focal plane of the lens and the optically conjugate with them by beamsplitters.

Description

Полезная модель относится к области оптико-механического приборостроения, более конкретно, к приборам для контроля угловых параметров и фокусировки оптических приборов. Может использоваться при юстировке в процессе сборки, контроле и аттестации параметров оптических приборов при эксплуатации.The utility model relates to the field of optical-mechanical instrumentation, and more particularly, to devices for controlling the angular parameters and focusing of optical devices. It can be used during alignment during assembly, monitoring and certification of parameters of optical devices during operation.

Известна зрительная труба с внешней фокусировкой [1], содержащая оптически связанные объектив, установленный с возможностью перемещения вдоль его оси и снабженный устройством измерения величины перемещения, и систему наблюдения изображения объектов. Система наблюдения изображения объектов включает сетку со штрихами, расположенную в фокальной плоскости объектива при его исходном положении, и окуляр.Known telescope with external focusing [1], containing an optically coupled lens mounted with the ability to move along its axis and equipped with a device for measuring the magnitude of the movement, and a system for observing the image of objects. The object image observation system includes a grid with strokes located in the focal plane of the lens at its initial position, and an eyepiece.

Основным недостатком приведенной зрительной трубы является то, что она работает только в видимом спектральном диапазоне, что ограничивает область ее применения.The main disadvantage of this telescope is that it only works in the visible spectral range, which limits its scope.

Из всех известных технических решений наиболее близким к заявляемой полезной модели является зрительная труба с внешней фокусировкой [2], содержащая оптически связанные объектив, имеющий возможность перемещения вдоль его оптической оси и снабженный устройством измерения величины перемещения, спектроделитель, выполненный в виде спектроделительного кубика, разделяющего входящий в объектив поток излучения на пучки видимого и ИК-излучения, образуя, таким образом, два канала, и систему наблюдения изображений объектов. Система наблюдения канала видимого излучения включает сетку со штрихами и окуляр. Система, наблюдения канала ИК-излучения включает интерференционный фильтр, электронно-оптический преобразователь (ЭОП), в плоскости фотокатода которого нанесена измерительная сетка, и лупу, плоскость предметов которой сопряжена с экраном электронно-оптического преобразователя. Плоскость рисунка сетки канала видимого излучения и плоскость фотокатода ЭОП канала ИК-излучения установлены в фокальной плоскости объектива при его исходном положении и оптически сопряжены с ним посредством спектроделителя.Of all the known technical solutions, the closest to the claimed utility model is a telescope with external focusing [2], containing an optically coupled lens that can move along its optical axis and equipped with a device for measuring the magnitude of the displacement, a spectrometer made in the form of a spectro-dividing cube separating the incoming into the lens, the radiation flux to beams of visible and infrared radiation, thus forming two channels, and a system for observing images of objects. The visible radiation channel observation system includes a grid with strokes and an eyepiece. The IR-channel monitoring system includes an interference filter, an electron-optical converter (EOC), in the plane of the photocathode of which a measuring grid is applied, and a magnifying glass, the plane of which is connected to the screen of the electron-optical converter. The plane of the grid pattern of the visible radiation channel and the plane of the photocathode of the image intensifier tube of the IR radiation channel are mounted in the focal plane of the lens at its initial position and are optically coupled to it by means of a spectrometer.

Основным недостатком этой зрительной трубы является визуальное наблюдение тестируемого объекта через окуляр и лупу, что вносит элемент субъективности в оценку качества изображения и снижает точностные характеристики. Кроме того, примененный в конструкции ЭОП с нанесенной на фотокатоде сеткой относится к преобразователям первого поколения, которые в настоящий момент сняты с производства. Нанесение сетки непосредственно в плоскости фотокатодов современных ЭОП технологически невозможно. Поэтому в случае замены ЭОП, необходима доработка конструкции зрительной трубы в части включения в нее собственно сетки, как оптической детали, и системы проекции рисунка сетки в плоскость фотокатода ЭОП. Это снижает уровень унификации конструкции. Также существенным недостатком является то, что положение оператора в момент наблюдения однозначно привязано к окуляру зрительной трубы. Это затрудняет процесс юстировки в случае ограниченного пространства или необходимости дистанционного положения оператора относительно зрительной трубы.The main disadvantage of this telescope is the visual observation of the test object through the eyepiece and magnifier, which introduces an element of subjectivity in the assessment of image quality and reduces accuracy characteristics. In addition, used in the design of the image intensifier tube with a grid deposited on the photocathode, it relates to first-generation converters, which are currently discontinued. Applying a grid directly in the plane of the photocathodes of modern image intensifier tubes is technologically impossible. Therefore, in the case of replacing the image intensifier tube, it is necessary to refine the design of the telescope in terms of including the actual grid as an optical part and the projection system of the grid pattern in the plane of the image intensifier photocathode. This reduces the level of unification of the design. Another significant drawback is that the position of the operator at the time of observation is uniquely tied to the eyepiece of the telescope. This complicates the alignment process in case of limited space or the need for a remote position of the operator relative to the telescope.

Задачей полезной модели является повышение точности измерений, выполняемых с помощью зрительной трубы при юстировке, повышение уровня унификации конструкции, улучшение эргономических характеристик.The objective of the utility model is to increase the accuracy of measurements performed using the telescope during alignment, increase the level of structural unification, and improve ergonomic characteristics.

Для решения поставленной задачи в зрительной трубе с внешней фокусировкой, включающей оптически связанные объектив, установленный с возможностью перемещения вдоль его оси и снабженный устройством измерения величины перемещения, спектроделитель и систему наблюдения изображений объектов, в отличие от прототипа, система наблюдения изображений объектов содержит первое и второе фотоприемные устройства, каждое из которых включает матрицу фотоприемников с устройством управления и формирования видеосигнала, устройство коммутации и формирования контрольных меток, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго фотоприемных устройств, а выход устройства коммутации и формирования контрольных меток предназначен для подключения к монитору, при этом чувствительные площадки матриц первого и второго фотоприемных устройств расположены в фокальной плоскости объектива и оптически сопряжены с ним посредством спектроделителя.To solve the problem in the telescope with external focusing, including an optically coupled lens mounted with the ability to move along its axis and equipped with a device for measuring the magnitude of the movement, a spectrometer and a system for observing images of objects, in contrast to the prototype, the system for observing images of objects contains the first and second photodetectors, each of which includes an array of photodetectors with a control and video signal generation device, a switching device and control marks, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second photodetectors, and the output of the switching device and the formation of control marks is designed to be connected to a monitor, while the sensitive areas of the matrices of the first and second photodetectors are located in the focal plane of the lens and optically are coupled to it by means of a spectrum splitter.

Выполненная таким образом система наблюдения изображений объектов позволяет повысить точность измерения контролируемых параметров и комфортность наблюдения, за счет того, что изображение контролируемых объектов и меток измерительных шкал выводится на монитор. При этом наблюдение изображения не требует фиксированного положения зрачка глаза наблюдателя, а само изображение наблюдается с достаточным электронным увеличением. Мониторы могут располагаться в любом, удобном для наблюдателя, месте. В случае необходимости, замена фотоприемного устройства проста и не требует доработки конструкции, т.к. улучшение характеристик современных видеокамер на ПЗС матрицах осуществляется без изменения типоразмеров.The system for observing images of objects made in this way allows to increase the accuracy of measurement of controlled parameters and the comfort of observation, due to the fact that the image of controlled objects and marks of measuring scales is displayed on the monitor. Moreover, the observation of the image does not require a fixed position of the pupil of the eye of the observer, and the image itself is observed with sufficient electronic magnification. Monitors can be located in any place convenient for the observer. If necessary, replacing the photodetector is simple and does not require design refinement, because Improving the performance of modern cameras on CCDs is carried out without changing the size.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.The essence of the utility model is illustrated in the drawing.

На фигуре изображена функциональная схема зрительной трубы с внешней фокусировкой.The figure shows a functional diagram of a telescope with external focusing.

Зрительная труба с внешней фокусировкой 1 включает оптически связанные объектив 2, установленный с возможностью перемещения вдоль его оптической оси и снабженный устройством измерения величины перемещения 3, спектроделитель 4, систему наблюдения изображения объектов, состоящую из первого 6 и второго 7 фотоприемных устройств, каждое из которых включает матрицу фотоприемников, закрепленную на видеоплате, являющейся устройством управления и формирования видеосигнала, устройство 8 коммутации и формирования контрольных меток в видеосигнале, которое имеет два входа, подключенных к выходам первого 6 и второго 7 фотоприемных устройств соответственно, и выход, подключенный к монитору 9.An external focusing telescope 1 includes an optically coupled lens 2 mounted for movement along its optical axis and equipped with a displacement measuring device 3, a spectrometer 4, an object image observation system consisting of the first 6 and second 7 photodetectors, each of which includes a matrix of photodetectors mounted on a video card, which is a device for controlling and generating a video signal, a device 8 for switching and forming reference marks into a video signal Which has two inputs connected to the outputs of the first 6 and second 7 photodetecting devices, respectively, and an output connected to the monitor 9.

Чувствительные площадки матриц фотоприемных устройств 6 и 7 расположены в фокальной плоскости объектива 2 и сопряжены с ним посредством спектроделителя 4.Sensitive areas of the matrices of photodetectors 6 and 7 are located in the focal plane of the lens 2 and are coupled to it by means of a spectrum splitter 4.

Перед первым фотоприемным устройством 6 может быть установлен светофильтр 5, служащий для выделения более узкого рабочего диапазона спектра.In front of the first photodetector 6, a filter 5 can be installed, which serves to highlight a narrower operating range of the spectrum.

В качестве фотоприемных устройств может быть использована, например, бескорпусная телевизионная камера [3] без объектива. Устройство 8 коммутации и формирования контрольных меток обеспечивает поочередное включение первого или второго фотоприемных устройств 6 и 7 соответственно, а также формирование видеосигнала контрольных меток, например посредством знакогенератора [4], и врезание его в видеосигналы с фотоприемных устройств 6 и 7. При этом возможно формирование различных видов контрольных меток и применение их по выбору оператора в зависимости от выполняемых задач, переключение которых осуществляется также с помощью устройства 8. Зрительная труба 1 установлена на основании 10 с котировочным механизмом 11.As photodetectors, for example, a frameless television camera [3] without a lens can be used. The device 8 switching and the formation of control marks provides the alternate inclusion of the first or second photodetector devices 6 and 7, respectively, as well as the formation of the video signal of the control marks, for example by means of a character generator [4], and embedding it into video signals from photodetector devices 6 and 7. In this case, it is possible to form various types of control marks and their use at the operator’s choice depending on the tasks performed, the switching of which is also carried out using device 8. Spotting scope 1 installation Lena on the basis of 10 with a quotation mechanism 11.

Зрительная труба с внешней фокусировкой работает следующим образом. При контроле параметров оптических приборов, зрительную трубу устанавливают по ходу лучей света, выходящих из объектива контролируемого изделия. Лучи света, пройдя объектив 2, разделяются спектроделителем 4 на пучки различных спектральных диапазонов и создают изображение на матрицах фотоприемных устройств 6 и 7 соответственно. Поскольку спектральная чувствительность матриц фотоприемных устройств реализована в достаточно широком диапазоне от видимой до ближней ИК-области, в обоих каналах может быть применен один и тот же тип фотоприемного устройства. Для выделения более узкого рабочего диапазона спектра возможно применение светофильтра 5, например интерференционного. Устройство управления и формирования видеосигнала, входящее в состав каждого из фотоприемных устройств, формирует видеосигналы телевизионного изображения. Видеосигналы с фотоприемных устройств 6 и 7 поступают на первый и второй входы устройства 8 коммутации и формирования контрольных меток. Устройство 8 формирует видеосигналы контрольных меток, являющихся служебной информацией, и осуществляет врезку их в стандартный телевизионный сигнал, вырабатываемый фотоприемными устройствами 6 и 7. Сформированный таким образом комплексный видеосигнал телевизионного изображения через выход устройства 8 поступает на вход монитора 9. Коммутационные связи устройства 8 позволяют подключать к монитору фотоприемные устройства 6 и 7 поочередно в соответствии с выбором оператора. Кроме того, устройство 8 может задавать различные варианты служебной информации и врезать ее в видеосигналы, вырабатываемые фотоприемными устройствами, также по выбору оператора, в зависимости от выполняемой задачи. На мониторе 9 воспроизводится изображение, строящееся объективом 2 на матрице одного из фотоприемных устройств, совместно с изображением контрольных меток. Изображение контрольных меток всегда привязано к центру монитора и не смещается при смещении изображения объекта. Для приведения изображения объекта в нужную зону экрана монитора, осуществляют подвижки зрительной трубы с помощью юстировочного механизма 11.An external focusing telescope operates as follows. When controlling the parameters of optical devices, the telescope is installed along the rays of light coming out of the lens of the controlled product. The rays of light, passing through the lens 2, are divided by a spectrometer 4 into beams of various spectral ranges and create an image on the matrices of photodetectors 6 and 7, respectively. Since the spectral sensitivity of the matrices of photodetector devices is implemented in a fairly wide range from visible to near infrared, the same type of photodetector can be used in both channels. To highlight a narrower operating range of the spectrum, it is possible to use a light filter 5, for example, an interference filter. The control device and the formation of a video signal, which is part of each of the photodetector devices, generates video signals of a television image. Video signals from photodetectors 6 and 7 are fed to the first and second inputs of the device 8 switching and the formation of control marks. The device 8 generates video signals of check marks, which are service information, and inserts them into a standard television signal generated by photodetector devices 6 and 7. The complex video signal of the television image thus generated is transmitted through the output of the device 8 to the input of the monitor 9. Switching connections of the device 8 allow you to connect photodetectors 6 and 7 alternately to the monitor in accordance with the choice of the operator. In addition, the device 8 can set various options for overhead information and embed it into the video signals generated by the photodetector devices, also at the operator’s choice, depending on the task being performed. The monitor 9 reproduces the image, built by the lens 2 on the matrix of one of the photodetectors, together with the image of the control marks. The image of control marks is always attached to the center of the monitor and does not shift when the image of the object is shifted. To bring the image of the object to the desired area of the monitor screen, carry out the movement of the telescope using the adjustment mechanism 11.

Для определения величины расфокусировки объектива контролируемого изделия, перемещают объектив 2, например, с помощью кремальерной подвижки, до получения резкого изображения тест-объекта контролируемого изделия на экране монитора 9, определяют величину перемещения объектива 2 по шкале устройства измерения величины перемещения 3 и по ней рассчитывают величину расфокусировки объектива контролируемого изделия.To determine the magnitude of the defocusing of the lens of the controlled product, move the lens 2, for example, by means of a kremalera move, to obtain a sharp image of the test object of the controlled product on the monitor screen 9, determine the amount of movement of the lens 2 on the scale of the device for measuring the amount of movement 3 and calculate the value defocusing the lens of the controlled product.

Для определения угловой погрешности взаимного расположения каналов контролируемого прибора, работающих в разных спектральных диапазонах, совмещают изображение тест-объекта его опорного канала с контрольной меткой на мониторе 9, включив при этом фотоприемное устройство зрительной трубы соответствующего спектрального диапазона. Затем переключают каналы прибора, а также с помощью устройства 8 коммутации и формирования контрольных меток включают другое фотоприемное устройство, согласованное по спектральному диапазону, и определяют угловое рассогласование каналов по шкале на мониторе 9. Применение контрольных меток в виде сеток с различной ценой деления позволяет производить измерения угловых и линейных величин в широком диапазоне и с различной точностью изменения, что делает зрительную трубу универсальным средством измерения. Возможность расположения монитора в любом, удобном для оператора месте облегчает процесс юстировки. Контроль и юстировка может производиться двумя и более операторами независимо друг от друга. Современные телевизионные камеры модернизируются, как правило, с сохранением типоразмеров, что позволяет улучшать характеристики зрительной трубы путем замены телевизионных камер, используемых в данном случае в качестве фотоприемных устройств, без изменения конструкции.To determine the angular error of the mutual arrangement of the channels of the controlled device operating in different spectral ranges, combine the image of the test object of its reference channel with a control mark on the monitor 9, while turning on the photodetector of the telescope of the corresponding spectral range. Then, the channels of the device are switched, and also, using the device 8 for switching and forming reference marks, they include another photodetector matched to the spectral range, and the angular mismatch of the channels is determined on a scale on the monitor 9. The use of reference marks in the form of grids with different division rates allows measurements angular and linear values in a wide range and with varying accuracy of change, which makes the telescope a universal means of measurement. The ability to position the monitor in any place convenient for the operator facilitates the alignment process. Control and adjustment can be performed by two or more operators independently of each other. Modern television cameras are modernized, as a rule, with the preservation of sizes, which allows to improve the characteristics of the telescope by replacing the television cameras used in this case as photodetectors, without changing the design.

Таким образом, полезная модель обеспечивает повышение точности измерений, выполняемых с помощью зрительной трубы при юстировке, повышение уровня унификации конструкции, улучшение эргономических характеристик.Thus, the utility model provides an increase in the accuracy of measurements performed with the telescope during alignment, an increase in the level of unification of the structure, and an improvement in ergonomic characteristics.

Использованные источники информации:Sources of information used:

1. Бардин А.Н. Сборка и юстировка оптических приборов. Высшая школа, М., 1968.- С.212-213.1. Bardin A.N. Assembly and alignment of optical instruments. Higher School, M., 1968.- S. 212-213.

2. KU440M. Труба зрительная на подставке: Руководство по эксплуатации и обслуживанию (7201.14.40.000-01РЭ). ОАО «Пеленг», 2001 (прототип).2. KU440M. Spotting scope on a stand: Operation and Maintenance Manual (7201.14.40.000-01RE). Peleng OJSC, 2001 (prototype).

3. Телевизионные камеры. Каталог фирмы ЭВС. Санкт-Петербург, 2004 г., с.8.3. Television cameras. Catalog of the company EMU. St. Petersburg, 2004, p. 8.

4. Формирователь прицельных марок МВС-108. Проспект фирмы SEKAI Electronics Inc., www.sekai-electronics.com.4. Shaper of sighting marks MVS-108. Prospectus from SEKAI Electronics Inc., www.sekai-electronics.com.

Claims

An external focusing telescope including an optically coupled lens mounted for movement along its axis and equipped with a device for measuring the magnitude of the movement, a spectro splitter and an object image observation system, characterized in that the object image observation system contains a first and a second photodetector, each of which includes a matrix of photodetectors with a control device and the formation of a video signal, a switching device and the formation of control marks, the first and Torah inputs connected respectively to the outputs of the first and second photodetectors, and an output switching device and forming control marks intended for connection to a monitor, wherein the sensitive pad matrices of the first and second photodetectors mounted in the focal plane of the lens and the optically conjugate with them by beamsplitters.