DISPOSITIVO DE SUJECION PARA UN ELEMENTO OPTICO.
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
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03018531.
Solicitante: Z/I IMAGING GMBH.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: CARL-ZEISS-STRASSE 22,73447 OBERKOCHEN.
Inventor/es: TRUNZ,MICHAEL, HINZ,ALEXANDER,DR.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 16 de Agosto de 2003.
Fecha Concesión Europea: 16 de Diciembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C22C21/02 QUIMICA; METALURGIA. › C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS. › C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › C22C 21/00 Aleaciones basadas en aluminio. › con silicio como constituyente que sigue al que está en mayor proporción.
- G02B7/00T
Clasificación PCT:
- C22C21/02 C22C 21/00 […] › con silicio como constituyente que sigue al que está en mayor proporción.
- G02B7/00 FISICA. › G02 OPTICA. › G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › Monturas, medios de regulación o uniones estancas a la luz para elementos ópticos.
Clasificación antigua:
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
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.
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 µm 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 a comprendido en el intervalo de 10 10-6K-1, o se usa titano cuyo coeficiente de dilatación térmica asciende a a = 9 10-6K-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 a = 24 10-6K-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 a
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...
Reivindicaciones:
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 a
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