Устройство для лазерного визирования

(56) Сороко Л.М. Гилка, 1981,Лазерная технолмных и дифракционнтов, Новосибирск, 19Коронкевич В,П.тические элементы,логия изготовлеприменения. - Автом берт-о а, М.: Науогия синтеза кин ых оптических эл 87.и др, КиноформныМетоды расчета, тения, практичесетрия, 1985, М 1. б хно- кие ЛЯ ЛАЗЕРНОГО В 54) УСТРОЙСТИРОВАНИЯ тического света, ме формирующий про ское изображение т метричный оптичес экран 4 для наблюд шторку 6.Устройство раб ооптическии элемент 2, тяженное мезооптичеочки, аксиально-несимкий фазовый элемент 3, ения, фотоэмульсию 5 и тает следу ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, предназначено для прецизионного провешивания визирной линии и может быть использовано в исследовательских лабораториях и на производстве.Цель изобретения - повышение точности лазерного визирования без увеличения поперечных размеров устройства для лазерного визирования.На фиг.1 дано устройство для лазерного визирования; на фиг,2 - профиль аксиальнонесимметричного оптического фазового элемента; на фиг,3 и 4 - схема получения оптического фазового элемента,Устройство для лазерного визирования содержит точечный источник 1 монохрома(57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике; Предназначено для прецизионного провешивания визирной линии и может быть использовано в исследовательских лабораториях и на производстве. Цель изобретения - повышение точности лазерного визирования. Устройство для лазерного визирования содержит точечный источник монохроматического света, мезооптический элемент, формирующий протяженное меэооптическое иэобра- . жение точки, аксиально несимметричный оптический фазовый элемент в виде одновитковой винтовой поверхности с шагом между первым и вторым этажами одновитковой винтовой лестницы, равнымЯп, гдеА - длина волны света, и - показатель преломления света в материале, из которого изготовлен укаэанный оптический фазовый элемент. 4 ил. зом.Сначала его устанавливают на базовой плите или на направляющей, вдоль которой необходимо произвести прецизионное провешивание визирной линии. Включают точечный источник 1 монохроматического света, меэооптический элемент 2 и аксиально-несимметричный оптический фазовый элемент 3 устанавливают строго на общей оптической оси. Экран 4 для наблю 1651263дения устанавливают в заданную точку на исследуемой направляющей, Положение темной точки на экране наблюдения регистрируют на фотопленке, при этом время экспонирования выбирают в 5-20 раз больше номинального,Если на стадии предварительной настройки заявленного устройства возникает необходимость работать с яркой визирной линией, то аксиально-несимметричный оптический фазовый элемент убирают и устанавливают вновь для проведения основных прецизионных измерений,Аксиально-несимметричный оптический фазовый элемент, введенный в устройство; изготавливают при помощи вспомогательного устройства (фиг.З). Перед фотоэмульсией 5, установленной с возможностью поворота вокруг оптической оси вспомогательного устройства, устанавливают шторку 6 с секторным вырезом, центр которого находится на оптической оси вспомогательного устройства, Фотоэмульсию в процессе экспонирования поворачивают ступенчато Или плавно, при этом интенсивность света увеличивают ступенчато или плавно пропорционально углу поворота фотоэмульсии, пока не достигнут значения ф = 360. Процесс экспонирования фото- эмульсии на этом заканчивают или повторяют требуемое число раз для получения меньшего разброса и дозировки, и линейной зависимости интенсивности света от угла ф Дозировку интенсивности света подбирают экспериментально так, чтобы после фотохимического проявления и отбеливания получилась ступенька между первым и вторым этажами одновитковой винтовой лестницы высотой л, и. По технологическим причинам удобно К взять равным не меньше М = 16 = 2, Если изготовить указанный4оптический фазовый элемент с двумя ступенями (К = 2), то повышение точности визирования будет достигнуто только вдоль одной из координатных осей, например вдоль оси Х, Вдоль оси У точность визирования не повышается, Чтобы повысить точность визирования одновременно вдоль осей Х и У, число ступенек должно быть выбрано равным К = 4, Однако при этом вдоль направлений, которые образуют угол 45 с указанной системой координат, точность визирования будет лишь незначительно лучше, Чтобы повысить точность визирования также вдоль направлений, образующих угол .45 с исходной системой координат, необходимо число ступенек взять равным К = 8, При К =- 16 угловые вариации степени повышения точности визирования составят -300, а при К = 32 они уменьшатсядо10 Я Таким образом, верхний пределчисла ступенек К определяется требованием на ступень угловой вариации степени5 повышения точности визирования.На оптической оси устройства формируется темное мезооптическое изображение точки, которое окружено светлымикольцами, Причина этого в том, что любые10 два диаметрально противоположных участка указанного оптического фазового элемента отличаются по высоте на величину1/2 л, и, что эквивалентно сдвигу по фаземежду соответствующими двумя компонен 15 тами монохроматического света на 1800, Врезультате этого минимум интерференционной картины образуется строго на оптической оси устройства.На выходе оптического фазового зле 20 мента формируется конический волновойфронт, диаметрально противоположныеучастки которого отличаются по фазе на180 во всех точках, находящихся на оптической оси устройства,25 П р и м е р, Наружный диаметр мезооптического элемента, формирующего протяженное изображение точки, равен 00 == 100 мм. Наружный диаметр аксиально-несимметричного оптического фазового30 элемента Ор = 100 мм, диаметр цилиндрического отверстия в нем Овн = 10 мм, Числоступенек оуновитковой винтовой лестницыи = 32 = 2, На длине= 10 м положениетемной визирной линии можно зафиксиро 35 вать.с погрешностью около 6 мкм. Для достижения такой точности измеренийдиаметр мезооптического элемента, формирующего протяженное изображение точки,надо было бы увеличить до О = 100 мм =40 =1 м,Предлагаемое устройство дает болеевысокую точность прецизионного лазерного визирования, Это связано с тем, что поперечный размер темного пятна, которое45 получается в заявленном устройстве, в 4 - 10раз меньше поперечного размера яркогопятна, формирующегося в известном устройстве мезооптическим элементом тех жеразмеров. Кроме того, снижается стоимость50 устройства. Стоимость мезоопгическогокиноформа-аксиона возрастаетпримерно как квадрат его диаметра, Стоимость аксиально-несимметричного оптического фазового элемента, который не55 содержит высоких пространственных частот, не превышает стоимости самого мезооптического элемента, который формируетпротяженное изображение точки. Поэтомуфактор зкономии составит около 50:1, еслиразмер темного пятна удастся сделать в 10 раз меньше размера светлого пятна,Формула изобретения Устройство для лазерного визирования, включающее расположенные на одной оптической оси точечный источник,монохроматического света, мезооптический элемент, экран. для наблюдения с возможностью перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности лазерного визирования без увеличения поперечных размеров устройства, между мезооптическим элементом и экраном введен аксиально несимметричный оптический фазовый элемент, выполненный на плоском носителе с меняющимся фазовым рельефом в виде одновитковой винтовой лестницы с одинаковыми ступеньками, причем число 5 ступенек выбрано равным й = 2, где К -Кцелое число, К4, или в виде одновитковой плавной винтовой поверхности с образующей, перпендикулярной оптической оси, при этом скачок по высоте между первым и 10 вторым этажами одновитковой винтовой лестницы или винтовой поверхности равенн и, где А- длина волны света, а и - показатель преломления света в материале, из которого изготовлен оптический фазовый элемент.1651263 Составитель Е.Дорофееваехред М.Моргентал Корректор О.Ципле ктор Л.Гратилло Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 1606 Тираж 339 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5