Объективы передающих телекамер

Назначение, общая классификация и схемы построения телескопов. Основные элементы конструкции. Монтировки телескопов: альтазимутная, экваториальная, горизонтальная. Телескопы стационарного и переносного исполнения.

Телескоп (астрономический инструмент) предназначен для наблюдения и изучения небесных тел, по их электромагнитному излучению, которое регистрируется визуальным (глаз), фотографическим(фотоэмульсия), спектральным, фотоэлектрическим(ФЭУ,ЭОП) приемниками излучения(ПИ).

Изображение объекта может также проецироваться на трубку телев. телескопа или быть направленным в астроспектрограф или астрофотометр.

В зависимости от ПИ телескопы делятся на:

1)Рентгеновские; 2) γ-телескопы; 3)УФ; 4)Оптические; 5)ИК; 6)Радиотелескопы; 7)Нейтронные;

В зависимости от хода лучей:

1)Рефракторы (преломляющий линзовый); 2)Рефлекторы (отражающий зеркальный); 3)комбинированные

Основные элементы телескопа(рис 7)

1)зрительная труба – вкл.: Линзовый объектив, большое и малое сферическое или асферическое зеркало, диагональное зеркало 30-40 мм(служит для центрального экранирования и улучшения контраста изображения)

2) Телескоп гид –(искатель) Имеет относительно широкое поле зрение 6x30, 7x50, выполняет функцию прицела и предназначен для предварительной наводки на объект. Располагается над зрительной трубой рядом с окуляром. При этом оси зр.трубы и гида || -ы м/у собой.

3) Механизм ориентации зр.тр. по осям (монтировка). Включает 2 подвижные оси, противовес, отсчетные шкалы, шаговые двигатели, рукоятки точной и грубой наводки, искатель полюса.

4) Раздвижная опора (триножник)

Для устранения запотевания опт. дет. выполняют подогрев окуляра и гида, путем подключения к внешним оправам проводов от э/м катушки с постоянным напряжением питания 5В.

Приемником служит охлаждаемая(-130^o) ПЗС-матрица(1000х1000 и более).

Так же в телескопах используют адаптивные системы – для компенсации дрожания.

Монтировки телескопов (штатив): служит для наведения зр.тр. на небесн. объект. Монтировка обеспечивает возможность поворота трубы вокруг 2-ух взаимно перпендикулярных осей. В зависимости от ориентировки осей в пространстве М. делятся на несколько типов:

1) Альтазимутная монтировка – 1-ая ось расположена вертикально(ось азимута), 2-ая горизонтально (ось зенитных расстояний)(рис.3а). Недостаток –необходимость поворота Т. вокруг осей для слежения за небесным объектом вследствие суточного движения небесных тел. Пример: 6-м рефлектор Российск АН.

2) Экваториальная( рис.3б )- главная ось(полярная или часовая) напра-влена на ось мира (параллельно вращению земли), 2-ая (ось склонений)- перпендикулярна ей и лежит в плоскости экватора. Преимущество данной м. в том, что при слежении за суточным движением тел смещение идет только по одной оси. Пример: телескоп рефлектор 2м и 6м крымская обсерватория.

3) Горизонтальная ( рис. 3в ) (альт-альт) применяется для спектральных и некоторых других наблюдений. 1-ая ось в плоскости горизонта(с севера на юг), 2-ая перпендикулярна ей.

В телескопах для фотографических наблюдений искусственных спутников земли применяют 3-х или 4-хосные монтировки. Смещение фотокамеры для наблюдения за объектом происходит только вдоль одной оси, остальные оси установлены заранее и во время наблюдения слегка корректируются.

Параллактическая (Экваториальная) монтировкаимеет 3 основные конструкции:

1- немецкая (рис4а) 2- англиская (рис4б) 3- американская (рис.4в)

 

№13. Фотографические объективы. Объективы аэрофотоаппаратов «Руссар». Объективы передающих телекамер «ЭРА-1Т».

Фотографические объективы.

Главное их достоинство – они являются светосильными, поскольку должны обеспечивать высокую разрешающую способность, обеспечивать изображение с min геометрическими искажениями, иметь большое относительное отверстие D/f’ и угловое поле зрения 2ω (до 120˚). По конструктивному исполнению с корпусом прибора объективы разделяют на 3 группы:

1) сменные (для фото- и кинокамер);

2) жёстко встроенные (проекционные, репродукционные и аэрокосмические);

3) переменного увеличения (панкратические и трансфокаторы).

По нормам, принятым на оптических предприятиях, для фотографических объективов существует следующ. ряд фокусных расстояний f’: 5; 6.3; 8….

На практике допускается отклонение от расчетных фокусных расстояний от номинальных значений в пределах ±6%.

Объективы аэрокосмических аппаратов (рис. 108)

Объективы данного класса работают обычно в перепаде температур от 150˚ на Солнце и до -60˚ на тени. Конструкция должна выдерживать значительные перепады давления, вибрации, линейные нагрузки, в т.ч. и в у словиях повышенной влажности, гл. образом это связано с моментом вывода их на орбиту и преодоление верхних слоёв атмосферы.

Поэтому объективы должны быть встроенными. Для уменьшения напряжений в стекле, возникающем при перепаде температур, оправы линз изготавливают преимущественно из титановых сплавов, т.к. они имеют КТР, близкий к стеклу. В качестве теплоизоляционных материалов – пенопласты, на оправы 1-й и последней линз устанавливают кольца из текстолита (рис. 108б).

Корпуса длиннофокусных объективов обычно изготавливают литьём в землю из Al сплавов марок АЛ-2 или АЛ-9, короткофокусные объективы – из Al-го проката марок Д-1, Д-16, Д16Т.

На рис. 108а представлен широкоугольный объектив Руссар-49 c f’=100мм, D/f’=1:6.8, 2ω=102˚.

Температурные компенсаторы. Принцип действия. Варианты конструктивного исполнения. Адаптивные системы компенсации погрешностей. Способы управления и коррекции изображения.

Температурные компенсаторы. Т.к. коэф-ты линейного расширения материалов оптических деталей и оправ для их крепления как правило различны, то при изменении температуры возникает опасность недопустимых их пережатий или смещений в зазорах. Особенно это важно учитывать при креплении крупногабаритных зеркал или линз, работающих при значительных перепадах температур. Для предупреждения этого м/у наружным диаметром линзы (зеркала) и ее оправой устанавливают термокомпенсатор.

Первая конструкция (рис. 4.10) – для небольших деталей – состоит из вкладышей 1, привинченным к накладкам 2, которые крепятся болтами к оправе крупногабаритного объектива. Вкладыш изготавливают из оргстекла марки СОЛ (α=9*10^-5) или винилпласта ВН (α=7*10^-5). При сборке вкладыш корректируют до полного прилегания с внешнеобразующей поверхностью или с допустимым зазором 3-5мкм.

Для фиксации линзы в отверстия термокомпенсаторов заливают герметик. Число компенсаторов по периметру оптической детали зависит от ее массы, и в крупногабаритных системах может составлять 12-16 штук.

На рис. 4.11 изображен термокомпенсатор с зеркалом телескопа. Термокомпенсатор устанавливаются по периметру оправы и представляют собой вставленные друг в друга цилиндрические трубки, изготовленные из разных материалов с различными коэф-тами линейного расширения. Замыкание компенсатора на поверхность зеркала осуществляется регулировкой винта 1 с последующей фиксацией.

Сборка цилиндрических втулок осуществляется т.о., чтобы не возникали заклинивания и заедания. Ролик 2 обезжиривается, т.к. попадание смазки на поверхность зеркала не допускается.

При незначительных колебаниях температуры в качестве компенсатора может использоваться герметик, но его эффективность не очень высока: слишком тонкие слои (10мкм) имеют малую эластичность; при больших слоях наблюдается неустойчивость оптической детали и требуется изготовление спец. карманов в корпусе оправы под заливку герметика.

В том случае, когда оправа линзы имеет существенные отличия коэф-та линейного расширения корпусной детали м/у ними также устанавливается термокомпенсатор, в качестве которого используют вкладыши или гофрированные плоские пружины (поз. 7 рис. 4.12).

Температурная компенсация изменения показателя преломления диспергирующей призмы осущ-ся с помощью двух стержней (рис.2.18,а) с различными коэф-тами линейного расширения α₁ и α₂, разворачивающими зеркало с помощью биметаллического рычага; разворачивающими стол с призмой при колебаниях температуры (рис. 2.18, б).

Адаптивные системы компенсации погрешностей. Систему компенсации рассмотрим на примере устранения методической погр-ти космических секстантов с помощью бортовых компьютеров корабля.

В окулярном микрометре с фотоэлектрической отсчетной системой координат, случайная погрешность наведения оператором на объект уменьшается поворотными совмещениями. При этом результат измерений обрабатывается микро-ЭВМ, встроенным в регистрационный блок.

Благодаря компьютеру можно компенсировать влияние некоторых случайных погрешностей, например, турбулентности и рефракции воздушных слоев, на качество изображения, создаваемого оптической системой.

На рис. 2.19 коррекция искаженного турбулентностью атмосферы волнового фронта происходит благодаря управляемому гибкому зеркалу, состоящему из n трипельпризм, установленных на пьезоэлектрических колонках. При подаче электрического напряжения U₁…U_n на пьезоколонки последние изменяют свой размер, перемещают трипельпризмы, компенсируя тем самым искажения волнового фронта. Управление необходимым перемещением трипельпризм осуществляется компьютером с логическим устройством и анализатором сигнала с фотоприемника.

 

 

14. Проекционные объективы. В бытовой фотографии в качестве про­екционных объективов используют фотообъективы упрощенного исполнения, т. е. в жестком корпусе.

Объектив проекционной установки с кадром 300 х 300 мм показан на рис. 41. Его конструкция обеспечивает автоматическое управление механизмами фокусировки и ирисовой диафрагмой. Оптическая схема объектива представляет собой симметрично расположенные два блока линз в оправах 2 и 8. Линзы 4 и 15 завальцованы в отдельные оправы. Линзы 1, 3, 12 и 14 закреплены в оправах резьбовыми и промежуточ­ными кольцами. Ирисовая диафрагма 6 установлена в оправу 2 непод­вижно. Оба блока крепятся на резьбе в корпусе 5 объектива, который перемещается в основании 11при вращении гайки 7. Управление гай­кой 7 осуществляется с помощью привода 9, содержащего двигатель 10 и две пары зубчатых прямозубых шестерен редуктора. Двигатель автоматически выклю­чается в крайних положениях корпуса 5 с помощью ползуна-шпонки 13, удерживающей его от разворота и замыкающей соответствующий кон­цевой выключатель. Управление диафрагмой производится с помощью шестерни 16, выполненной в виде втулки, поворачивающей поводок диафрагмы приводом 17. Привод установлен на неподвижной оправе 11.

Специальные объективы. Объективы, созданные не по типовым требованиям, называются специальными. К ним относится, например, объектив, рассчитанный не для видимой области спектра. Его конструкция показана на рис. 42. Рабочая длина волны объектива 1,06 мкм. Это снижает требо­вания к конструкции в отношении центри­ровки линз и размеров их воздушных про­межутков. В связи с тем что объектив в процессе изготовления контролируется в видимой области спектра, его оптическая схема рассчитывается относительно линии Д спектра. Конструкция объектива проста. Линзы 1-3 крепятся установочными, про­межуточными и резьбовыми кольцами. Линза 3 имеет промежуточную оправу, которая одновременно выполняет функции установочного кольца между линзами 2 и 3. Все оптические детали крепятся в общий корпус 4, имеющий центрировочный диаметр и фланец для крепления объектива. Принцип действия дифференциальной резьбы (Панов,с.353,рис.18): при вращении кольца 1, имеющего внешнюю правую резьбу М1 с шагом Р1, происходит его перемещение относительно неподвижного корпуса 2. В случае, если резьба М2 имеет такое же направление и шаг Р2 не равный Р1, то кольцо 3 начнет перемещаться с шагом, равным разности шагов Р2-Р1. Если же резьба М2 имеет другое направление (левая резьба), то перемещение кольца 3 будет равно сумме шагов Р1 и Р2. Если кольцо 3 связано с кольцом 1 резьбой М2 того же шага и направления, то его перемещение не произойдет. Револьверные механизмы объективов. В виду значительных габар. размеров в наст. время применяется только в микроскопах и обеспечивает быструю смену увеличения с достаточной степенью точности. На рис. 33(Панов, с.365) показана конструкция револьверного механизма к биол. микроскопу. Опорные торцы должны устанавливаться на одной высоте с точнотью 0,012мм. Смена объективов осуществляется поворотом кольца с наружным ободком относительно вертикальной оси винта, расположенной под углом 25-30° вдоль главной оптической оси микроскопа. В заданном положении объектив стопорится шариковым или пружинным фиксатором. При переключении объективов с меньшего увеличения на большее, изображение, находившееся в центре поля зрения объектива меньшего увеличения, не должно выйти из поля зрения следующего объектива большего увеличения. Для быстрой и точной смены микрообъективов применяют также центрированный щипцовый держатель.

В механизме переключения объективов, изобра­женном на рис. 74 а, используются направляющие скольжения типа ласточкина хвоста. Направляющие симметрично расположены на кор­пусе 1, одинаковы и представляют собой ползун 4, который переме­щается в направляющих 5. Каждый ползун несет объектив и рей­ку 3, которые входят в зацепление с трибкой 2. При ее вращении один ползун идет вверх до упора, а второй - вниз. Верхнее положение объектива является рабочим. Трибка 2 вращается на валике 6 в подшипниках скольжения.

Метод модификаций

Применяется наиболее часто и заключается в изменении одного или нескольких признаков изделий в качественном или количественном отношении (изменение материала, размера, точности, связанные с изменениями условия эксплуатации прибора). Напр.: применение очков.

Эскизный проект

ЭП начинается с разработки основных схем приборов и выполнения необходимых расчетов, а также обоснования принципиальных решений.

Проведение рабочих расчетов. Разработка рабочей конструкторской документации. Основные этапы работ на данной стадии. Составление технических условий. Изготовление опытного образца. Лабораторные и полевые испытания

Предварительные и окончательные оптические расчеты

Оптический расчет проходит 2 стадии:

1. на этапе ЭП выполняют габаритный расчет системы, который является предварительным, в ходе которого определяют общие габаритные размеры всей системы, габаритные размары призм, диаметры и положение зрачков. Все компоненты оптической системы на данном этапе считаются «тонкими». Не учитываются толщины, радиусы кривизны.

2. на стадии ТП выполняют опрационный расчет, который является окончательным. учитывают все геометрические параметры ОД, расстояние между ними, сорт стекла, с учетом необходимой корректировки системы. При окончательном расчете учмтывают допуски, точность и качество поверхностей, допуски на характеристики оптического стекла и состовляют график остаточных аберраций.

Вопрос №17.Типы ламп для осветителей. Устройство для юстировки и регулировки лампы в осветителе. Способы повышения освещённости объекта. Рабочая среда и область применения проекционных, спектральных и других ламп.

Типы ламп.

1. Накаливания: Рабочая среда вакуум или инертный газ, вольфрамовая спираль, температура нагрева 2600-3000К^o мощность 25-2000 Вт, световая отдача 9-19 Лм\Вт (при сроке службы 1000ч), большая часть излучения находиться в ИК диапазоне.

2. Галогенные лампы: инертный газ содержит добавки галогенов (Br, Cr, F и I). В миниатюрных лампах могут использоваться дорогие инертные газы (криптон или ксенон). Лампы высокого давления. Применение: диапроекторах, малоформатных киноаппаратах и др.

3. Люминесцентные лампы: раб. среда – пары ртути. Принцип: УФ преобразуется люминофором в видимы й. Раб. температура 40 ^оС, по конструкции: линейные, кольцевые, U-образные трубки. Опасны, не могут работать с сетевым напряжением. При конструировании необходимо учитывать след. режимы работы. Осуществляется подогрев управляющим током по средством дросселя и стартера; подогрев осуществляется через доп. Обмотку трансформатора; устанавливаются спец. Преобразователи, кот. Осуществляют работу лампы в высокочастотном режиме колебания (50 Гц преобразуется в 35-50 кГц). Применение: микрофотографии, проекторах, мед приборах.

4. Металлогалогенные: ртутные лампы высокого давления с добавкой иодитов металла или редкоземельных элементов (диспрозий, гольмий, тулий). Комплексное соединение с цезием и оловом.

Проекционные лампы: галогенные, ксеноновые, рабочая среда: ртуть, ксенон и др. Применение: диапроекторах, киноаппаратах, мед оборудовании, проекторах.

Спектральные: представляют собой баллон из кварца и спец стекла. U_раб=60-220 В, P=100-1000Вт и срок службы 150 – 500 часов. Применение в спектроскопии, интерферометрии, в лаб приборах для квантовой физики и аналитической химии.

При конструировании любого осветителя нужно учитывать несколько факторов:

Допустимое положение лампы относительно конденсора

1) Велечину и направление юстировочных направлений лампы

2) Необходимость охлаждения осветителя и конденсора

3) Учитывать срок службы лампы и удобство её замены

4) Возможность использования стандартизованного патрона.

Естественное охлаждение (воздухом) требует специального организованного хода воздушного потока снизу вверх. Поэтому корпус осветителя следует располагать горизонтально.

Принудительное охлаждение применяется при высокой температуре нагрева. Предусматривает использование жидких и газообразных средств циркуляции по спец системе замкнутых каналов.

Замена лампы связана с её юстировкой относительно конденсора вдоль оптической оси и поперёк, в противоположных направлениях. Иногда линейное перемещение целесообразно заменить поворотом или покачиванием. Конструктивно осветитель может представлять собой единое целое с прибором или выполнен отдельно.

На рис. 48а изображён осветитель шкал приборов с миниатюрной лампой типа О. Лампочка 4 установлена в шаровой шарнир 8, состоящий из шаровой втулки 3 и двух резьбовых опор 2, закреплённых в корпусе 1. Конденсор состоит из 2-х линз завальцованные в оправы 5 и 6, расстояние между которыми регулируется по резьбе. Конденсор может перемещаться в корпусе 1 при скольжении в нём оправы 5. Перемещение осуществляется поводком 7, который скользит в винтовом пазу корпуса 1. Осветитель крепиться в приборе по наружному посадочному диаметру в корпусе.

Рис 48б показана конструкция осветителя с проекционной лампой типа Т (РН8-20). Лампа с патроном установлена в оправе 8, которая может перемещаться в оправе 7 и фиксироваться винтом 6. Оправа 7 закреплена шайбой 2 в плоской мембране 3 с отверстиями для вентиляции. По наружному диаметру мембрана 3 закреплена на корпусе 1 крышкой 5 и резиновым кольцом 4. В крышку ввёрнуты три винта 9 расположенные под углом 120^о друг к другу, которые упираясь в шайбу 2 наклоняют лампу при её установке. Конденсор неподвижно установлен в корпусе содержит линзу и фильтр завальцованные в оправу 11 и втулку 12. В горизонтальном положении осветитель хорошо ориентируется за счёт отверстий цилиндрической части шайбы 2 корпуса 1 и кожуха 10. Крепление осветителя к прибору осуществляется по наружной резьбе корпуса 1.

Рис. 48в Аналогичная лампочка РН8-20 со стандартным патроном удерживается в втулке 6 за счёт сил трения в осветителе. Втулка вместе с шайбой 4 перемещается винтами 5 в оправе 2 с крышкой 3, оправа закрепляется на корпусе 1 осветителя с противоположной стороны которого расположена оправа 9 конденсора. Для вентиляции корпус имеет отверстие закрытое кожухом. Конденсор осветителя состоит из двух линз закреплённых во втулке с помощью завальцовки и резьбового кольца 7. Втулка перемещается в оправе 9 при повороте поводка 8. На оси 12 оправы 9установлены светофильтры в оправах 10. Угол их поворота определяют шайбой 11. К прибору осветитель крепиться по резьбе в нижней части корпуса 1.

Рис 48г. Имеют увеличенную площадь наружного корпуса за счёт радиальных и прямых выступов, кот повышают его теплообмен с окружающей средой. С левой стороны корпуса на трении крепиться втулка 4, несущая стандартизованный патрон с лампой КГМ9-70 (кварцевая накаливанием галогеновая малогабаритная), шайба 2 со шлицами выполненная под углом 60^о к основанию. Центрировка лампы и фокусировка нити накала относительно неподвижного конденсора осуществляется путём её подвижки в поперечном и продольном направлениях. Это достигается за счёт смещения двух юстировочных винтов 6 и пружинного упора 3, расположенных в корпусе 5 расположенных под углом 120^о друг к другу. Выпадение шайбы 2 исключает крышка 12. Конденсор представляет собой асферическую линзу из кварцевого стекла (поз. 7, закреплённую в оправе 8 пружинным кольцом 10 и резьбовым 9. Далее под средством тонкого разжимного кольца устанавливается светофильтр 11. Оправа 8 находится в корпусе 5 и является средством крепления осветителя к прибору с помощью конусообразной проточки и упорного буртика.

Рис. 50. Осветитель основан на той же лампе что и описанный выше. Конденсор проектирует нить лампы накала во вх. зрачок объектива. Для уменьшения нагрева негатива, расположенного в плоскости предмета объектива используется два нейтральных фильтра 1 и 2. Конструкция осветителя рассчитана на искусственную вентиляцию внутри прибора. Корпус 4 осветителя выполнен в виде втулки с рёбрами и фланцами для его крепления на приборе. Патрон 6 с лампой перемещаются и фиксируются двумя винтами 8 и пружинным упором 7. Для уменьшения нагрева корпуса 4 его внутреннюю поверхность полируется, а за счёт диафрагмы с полированной сферической поверхностью, часть лучистой энергии выводиться вверх. Кроме этого в корпусе 4 в зоне крепления линз конденсатора металл выбран до трёх уступов расположенных под углом 120^о друг к другу. Линзы крепятся резьбовыми кольцами. При этом нижнее резьбовое кольцо 3 выполнено в виде оправы для светофильтра 2. Светофильтр 1 крепиться в оправе 9 с аналогичными прорезями. Обе оправы изготавливаются из титанового сплава.

На рис. 666 представлен вариант конструкции осветительного прибора на Загорском оптико-мехническом заводе, позволяющий повысить яркость объекта в плоскости предмета. Система содержит источник излучения 1, двухкомпонентный конденсор: первый в виде однолинзового коллектора 3 с параболичекой поверхностью, второй – положительная линза 5. Имеется два оптических дифлектора (интерференционное зеркало 4 или призма с полным внутренним отражением). Световой пучёк ограничен диафрагмой 6. Свет собирается от источника в телесном угле >π.

Вопрос №18. Устройства крепления плоских зеркал с элементами высокоточной коррекции изображения по одной и двум координатам. Механизм переключения положения плоского прямоугольного зеркала.

На рис. 82 показаны тангенсные механизмы настройки положения зеркал, отражающего световой луч на 90^о без возникновения дополнительных дефектов за счёт появления пространственной составляющей. Механизм с вертикальной осью качания зеркала 3, закреплённого в оправе 7 посредством 4-хугольников 2 изображен на рис. 82а. Оправа имеет боковые выступы, на кот. установлены пружинные шарниры, связывающие её с основанием 1 через скобу 4. Шарниры представляют собой плоскую пружину 5, закреплённую на выступах оправы 7 планками 6 и винтами. Ребра детали, формирующие зону деформации пружины должны быть взаимно параллельны с точностью до 0.02 мм. С такой же точностью должны быть установлены зазоры между деталями с обеих сторон пружин. Зазоры не рекомендуется увеличивать более, чем на 3 мм. Юстировка угла наклона зеркала 3 производится перемещением винта 10, кот. вращается в резьбовой втулке 9, закреплённой на основании 1. Кинематическое замыкание системы выполняет цилиндрическая пружина 8.

Аналогичный метод юстировки приемлем и для механизма с двумя осями качания зеркал, кот. изображён на рис. 82б. Скоба с пружинным шарниром, оправой и зеркалом крепится к основанию 2, на кот. также установлен угольник 1 с резьбовой втулкой, винтом и неподвижным концом цилиндрической пружины кинематического замыкания. Винтовая пара в рассмотренных механизмах может быть заменена электромеханическим приводом. Это позволит автоматизировать наклон зеркала в процессе эксплуатации прибора.

На рис. 13 показан двойной тангесный механизм юстировки круглого сферического зеркала, применяемый в газовых и твёрдотельных, а также других лабораторных приборах с повышенными требованиями к точности сборки и регулировки механизмов детали. Вых. зеркало резонатора должно обеспечивать точность позиционирования лазера по главной оптической оси в пределах ± 0.05 мм. С этой целью зеркало 2 устанавливается в сферическую оправу 4 и закрепляется кольцом 5 со стопорными винтами. Оправа 4 может покачиваться в цилиндрической поверхности корпуса 3 относительно центра сферы совмещённого с отражающей поверхностью зеркала 2. Покачивание выполняется двумя упорными поз. 6 и двумя прижимными поз.7 винтами вкрученными во втулке 1. Упорные винты во втулке 1 взаимодействуют с торцевой поверхностью корпуса 3, прижимные винты ввинченные в корпус 3 притягивают втулку 1 через сферическую шайбы 8 к корпусу. Такая конструкция обеспечивает безлюфтовую фиксацию положения оправы с зеркалом и не вызывает пережимов в стекле при креплении зеркала на юстируемой оправе.

На рис. 14 а и б показаны варианты крепления и юстировки зеркала. Зеркало 4 установлено в оправу 3 на 3-и шарика 8 и прижаты к ним колпачком 5 с винтом 9 для фиксации положения. Оправа 3 связана с корпусом 2 винтом 10 и может покачиваться относительно его конусного отверстия за счёт наличия шаровой опоры 1. Плоская пружина 6 прижимает опору к трём юстировочным винтам 7, расположенным симметрично и под углом 120^о друг к другу. Такое расположение винтов допускает пространственную ориентацию зеркала, но усложняет его юстировку из-за отсутствия привязки перемещений к координатам. Для ориентации зеркала по двум координатам и упрощение юстировки два винта 7 расположенные под углом 90^о друг к другу, а в качестве третьей точки опоры выбирают установочный штифт 11. Центральный винт при этом может быть неподвижен.

Наиболее высокоточные требования к точности положения, чувствительност перемещения при юстировке и отсутствию пережимов в стекле, явл. крепление зеркала интерферометра Майкельсона. Рассмотрим вариант крепления зеркала интерферометра Майкельсона, конструкция которого показана на рис. 16. Зеркало ориентировано в оправе; по ободу – двумя шариками, расположенные симметрично вертикальной оси и под углом 90^о друг к другу; по торцу рабочей поверхности – тремя пружинными планками с одной стороны и тремя регулируемыми упорами с другой. Каждая пара упор-планка расположены под углом 90^о относительно центральной пары, что обеспечивает качание зеркала по координатам. Роль упора выполняют диф. винты. Для установки оправы зеркала на основание интерферометра, оправа имеет три регулируемые опоры, кот. своей шаровой поверхностью размещается в призмах основания.

На рис. 74б показан механизм переключения плоского зеркала, кот смонтировано в оправе 6, жёстко связан с осью трипки 2. Трипка поворачивается во втулке 7, играющего роль подшипника скольжения. При перемещении рейки 4, которая одновременно явл. сердечником двух магнитов работающих по переменно трипка поворачивается и включает или выключает зеркало. Фиксация в вертикальном положении осуществляется пружиной 5, закреплённой на упоре 3. Перемещение рейки и переключение зеркала можно выполнить также вручную по средствам рукоятки 1.

 

Назначение, общая классификация и схемы построения телескопов. Основные элементы конструкции. Монтировки телескопов: альтазимутная, экваториальная, горизонтальная. Телескопы стационарного и переносного исполнения.

Телескоп (астрономический инструмент) предназначен для наблюдения и изучения небесных тел, по их электромагнитному излучению, которое регистрируется визуальным (глаз), фотографическим(фотоэмульсия), спектральным, фотоэлектрическим(ФЭУ,ЭОП) приемниками излучения(ПИ).

Изображение объекта может также проецироваться на трубку телев. телескопа или быть направленным в астроспектрограф или астрофотометр.

В зависимости от ПИ телескопы делятся на:

1)Рентгеновские; 2) γ-телескопы; 3)УФ; 4)Оптические; 5)ИК; 6)Радиотелескопы; 7)Нейтронные;

В зависимости от хода лучей:

1)Рефракторы (преломляющий линзовый); 2)Рефлекторы (отражающий зеркальный); 3)комбинированные

Основные элементы телескопа(рис 7)

1)зрительная труба – вкл.: Линзовый объектив, большое и малое сферическое или асферическое зеркало, диагональное зеркало 30-40 мм(служит для центрального экранирования и улучшения контраста изображения)

2) Телескоп гид –(искатель) Имеет относительно широкое поле зрение 6x30, 7x50, выполняет функцию прицела и предназначен для предварительной наводки на объект. Располагается над зрительной трубой рядом с окуляром. При этом оси зр.трубы и гида || -ы м/у собой.

3) Механизм ориентации зр.тр. по осям (монтировка). Включает 2 подвижные оси, противовес, отсчетные шкалы, шаговые двигатели, рукоятки точной и грубой наводки, искатель полюса.

4) Раздвижная опора (триножник)

Для устранения запотевания опт. дет. выполняют подогрев окуляра и гида, путем подключения к внешним оправам проводов от э/м катушки с постоянным напряжением питания 5В.

Приемником служит охлаждаемая(-130^o) ПЗС-матрица(1000х1000 и более).

Так же в телескопах используют адаптивные системы – для компенсации дрожания.

Монтировки телескопов (штатив): служит для наведения зр.тр. на небесн. объект. Монтировка обеспечивает возможность поворота трубы вокруг 2-ух взаимно перпендикулярных осей. В зависимости от ориентировки осей в пространстве М. делятся на несколько типов:

1) Альтазимутная монтировка – 1-ая ось расположена вертикально(ось азимута), 2-ая горизонтально (ось зенитных расстояний)(рис.3а). Недостаток –необходимость поворота Т. вокруг осей для слежения за небесным объектом вследствие суточного движения небесных тел. Пример: 6-м рефлектор Российск АН.

2) Экваториальная( рис.3б )- главная ось(полярная или часовая) напра-влена на ось мира (параллельно вращению земли), 2-ая (ось склонений)- перпендикулярна ей и лежит в плоскости экватора. Преимущество данной м. в том, что при слежении за суточным движением тел смещение идет только по одной оси. Пример: телескоп рефлектор 2м и 6м крымская обсерватория.

3) Горизонтальная ( рис. 3в ) (альт-альт) применяется для спектральных и некоторых других наблюдений. 1-ая ось в плоскости горизонта(с севера на юг), 2-ая перпендикулярна ей.

В телескопах для фотографических наблюдений искусственных спутников земли применяют 3-х или 4-хосные монтировки. Смещение фотокамеры для наблюдения за объектом происходит только вдоль одной оси, остальные оси установлены заранее и во время наблюдения слегка корректируются.

Параллактическая (Экваториальная) монтировкаимеет 3 основные конструкции:

1- немецкая (рис4а) 2- англиская (рис4б) 3- американская (рис.4в)

 

№13. Фотографические объективы. Объективы аэрофотоаппаратов «Руссар». Объективы передающих телекамер «ЭРА-1Т».

Фотографические объективы.

Главное их достоинство – они являются светосильными, поскольку должны обеспечивать высокую разрешающую способность, обеспечивать изображение с min геометрическими искажениями, иметь большое относительное отверстие D/f’ и угловое поле зрения 2ω (до 120˚). По конструктивному исполнению с корпусом прибора объективы разделяют на 3 группы:

1) сменные (для фото- и кинокамер);

2) жёстко встроенные (проекционные, репродукционные и аэрокосмические);

3) переменного увеличения (панкратические и трансфокаторы).

По нормам, принятым на оптических предприятиях, для фотографических объективов существует следующ. ряд фокусных расстояний f’: 5; 6.3; 8….

На практике допускается отклонение от расчетных фокусных расстояний от номинальных значений в пределах ±6%.

Объективы аэрокосмических аппаратов (рис. 108)

Объективы данного класса работают обычно в перепаде температур от 150˚ на Солнце и до -60˚ на тени. Конструкция должна выдерживать значительные перепады давления, вибрации, линейные нагрузки, в т.ч. и в у словиях повышенной влажности, гл. образом это связано с моментом вывода их на орбиту и преодоление верхних слоёв атмосферы.

Поэтому объективы должны быть встроенными. Для уменьшения напряжений в стекле, возникающем при перепаде температур, оправы линз изготавливают преимущественно из титановых сплавов, т.к. они имеют КТР, близкий к стеклу. В качестве теплоизоляционных материалов – пенопласты, на оправы 1-й и последней линз устанавливают кольца из текстолита (рис. 108б).

Корпуса длиннофокусных объективов обычно изготавливают литьём в землю из Al сплавов марок АЛ-2 или АЛ-9, короткофокусные объективы – из Al-го проката марок Д-1, Д-16, Д16Т.

На рис. 108а представлен широкоугольный объектив Руссар-49 c f’=100мм, D/f’=1:6.8, 2ω=102˚.

Объективы передающих телекамер

ЭРА-1Т (f’=52.5мм, D/f’=1:1.8, 2ω=44˚). В объективе отдельные линзы закреплены завальцовкой в оправы, которые установлены в корпус насыпным способом. В объективе отсутствует механизм фокусировки, т.е. рассчитан на использование от некоторого конкретного конечного расстояния до ∞. Ирисовая диафрагма собрана непосредственно в корпусе объектива, что усложняет процесс сборки. Управление диафрагмой осуществляется через промежуточную втулку с пазом для поворота коронки. Втулка закреплена на корпусе гайкой, управление диафрагмой с точки зрения откр/закр осуществляется за счёт вращения зубчатого колеса, установленного на втулке.

21. Технологические, организационно-технические и конструктивные методы компенсациипогрешностей в оптических приборах. Виды компенсаторов: регулировочно-юстировочные, функциональные, настроечно-выверочные.

Условно принято различать три метода компенсации:

1. Организационно-технические. Заключаются в селекции деталей, введении поправок к рандомизации (уравновешивании) погр-тей, пересчет ОС прибора по пловке стекол.

2. Технологические. Закл-ся в дополнительной обработке деталей прибора, а также регулировках и юстировках ОП в целом при его сборке. Метод способствует устранению отклонений характеристик материалов деталей и погр-тей их изготовления за счет проведения таких технологических операций как: пригонка, шабрение, развертывание отверстий, доводка, притирка.

Пример селективной компенсации набл-ся при сборке биноклей с индивидуальным подбором объективов и окуляров по фокусным расстояниям. Исходным требованием является поддержание допуска на непараллельность пучков лучей в вертикальной плоскости в пределах 15’. В серийном производстве погрешность изготовления объективов по фокусному расстоянию составляет ≈1%, для окуляров ≈2-3%. Максимальное значение разности увеличений трубок может достигать 6-8% (см. формулы).

 

Δα=α₁-α₂=ω×ΔГ