Фотоэлектрический преобразователь

 

Изобретение относится к измери- - тельной технике и может быть использовано для измерения положения объекта . Целью изобретения является повышение информативности путем одновременного измерения положения объекта по пяти координатам за счет измерения координат двух пучков лучей, поляризованных во взаимно перпендику; лярных направлениях и промодулированных по амплитуде в противофазе, с помощью двух координатно-чувствительных фотоприемников, расположенных относительно выходных граней поляризационного призменного светоделителя на разных расстояниях. Пучок лучей лазера 3 разделяется поляризационным призменным светоделителем А на два пучка лучей, поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях. Первый пучок лучей проходит через первый канал двухканального амплитудт ного модулятора 6 и, отразившись от зеркала 7, .попадает на входную грань второго поляризационного призменного светоделителя 8о Второй пучок лучей, отразившись от зеркала 5, проходит через второй канал двухканального амплитудного модулятора 7 и попадает У (Л Z f X 00 со ts:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 01 В 1 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ьвавб

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Л1) 4081744/24-28 (22) 06.05.86 (46) 23.05.88. Бюл. Р 19 (71) Научно-исследовательский институт прикладной геодезии (72) Н.JI. Цесюль (53) 535.511(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1259108, кл. С 01 В 11/26, 26.03.83. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измери- . тельной технике и может быть исполь- . зовано для измерения положения объекта. Целью изобретения является повышение информативности путем одновременного измерения положения объекта по пяти координатам за счет измерения координат двух пучков лучей, поляризованных во взаимно перпендикуf

„„Я0„„1397720 А 1 лярных направлениях и промодулированных по амплитуде в противофазе, с помощью двух координатно-чувствительных фотоприемников, расположенных относительно выходных граней поляризационного призменного светоделителя на разных расстояниях. Пучок лучей лазера 3 разделяется поляризационным призменным светоделителем 4 на два пучка лучей, поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях.

Первый пучок лучей проходит через первый канал двухканального амплитуд-. ного модулятора 6 и, отразившись от зеркала 7,.попадает на входную грань второго поляризационного призменного светоделителя 8„ Второй пучок лучей, отразившись от зеркала 5, проходит через второй канал двухканального амплитудного модулятора 7 и попадает

1397720 на вторую входную грань второго поляризационного призменного светоделителя 8,. Двухканальный амплитудный модулятор 6 обеспечивает амплитудную модуляцию первого и второго пучков лучей в противофазе. После второго поляризационного призменного светоделителя 8 первый и второй пучки лучей соединяются в один и попадают на входную грань третьего поляризационного призменного светоделителя

9, установленного в приемном блоке

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использова,но для измерения положения объекта.

Цель изобретения — повышение информативности путем одновременного измерения положения объекта по пяти координатам за счет измерения координат двух пучков лучей, поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях и промодулированных 10 по амплитуде в противофазе с помощью . двух координатно-чувствительных фо,топриемников, расположенных на разных расстояниях от выходных граней поляризационного призменного свето- 15 делителя.

На чертеже представлена функциональная схема фотоэлектрического преобразователя.

Фотоэлектрический преобразователь содержит формирователь 1 пучка лучей и приемный блок 2, предназначенный для скрепления с контролируемым объектом. Формирователь 1 пучка лучей выполнен в виде лазера 3, поляризационного светоделителя 4, плоского зеркала 5, оптически сопряженного с поляризационным призменным светоделителем 4, двухканального амплитудного модулятора 6, первый и второй каналы ЗО которога.оптически сопряжены соответственно с поляризационным светоделителем 4 и плоским зеркалом 5, второго плоского зеркала 7, оптически сопряженного с первым каналом двухка- 35 нального амплитудного модулятора 6, второго порялизационного светодели2 так, что его плоскость поляризации о составляет угол 45 с плоскостями поляризации первого 4 и второго 8 поляриэационных призменных светоделителей. Пучки лучей, разделенные третьим поляризационным призменным светоделителем 9, падают на первый

10 и второй 11 координатно-чувствительные фотоприемники, выходной сигнал которых пропорционален трем угловым и двум линейным координатам объекта измерения. 1 ил.

2 теля 8, оптически сопряженного с вторым плоским зеркалом 7 и вторым каналом двухканального амплитудного модулятора 6. Плоскости поляризации поляризационных светоделителей 4 и 8, выполненных, например, в виде поляризационньгх призм Рошона, Сепармона и тому подобных параллельных между о, собой, составляют угол 45 с плоскостью поляризации пучка лучей лазера 3.

Приемный блок 2 выполнен в виде третьего поляриэационного светоделителя 9, входная грань которого оптически сопряжена с вторым поляризационным светоделителем 8, первого 10 и второго 11 координатно-чувствительных фотоприемников, оптически сопряженных соответственно с первой и второй выходными гранями третьего поляризационного светоделителя 9 и установленных на разных расстояниях от его выходных граней.

Плоскость поляризации третьего поляриэационного призменного светоО делителя 9 составляет угол 45 с плоскостями поляризации первого 4 и второго 8 поляризационных светоделителей.

Пучки лучей лазера 3 разделяются поляризационным светоделителем 4 на два пучка лучей, плоскости поляризации которых взаимно перпендикулярны.

Первый пучок лучей после поляризационного светоделителя 4 проходит через первый канал двухканального амплитудного модулятора 6, отражается от второго плоского зеркала 7 и попадает во второй поляризационный светоделитель. Второй пучок лучей после поляризационного светоделителя 4 отражается от первого плоского зеркала 5, проходит через второй канал двухканального амплитудного модулятора 6 и попадает на второй поляризационный светоделитель 8. Двухканальный амплитудный модулятор 6 поочередно прерывает пучки лучей, проходящие через два его канала. Таким образом, из второго поляризационного светоделителя 8 выходит один пучок лучей, состоящий из двух пучков лучей со взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации, промодулированных в противофазе. Третий поляризационный светоделитель 9 делит этот пучок лучей на два равных по интенсивности пучка лучей со взаимно перпендикулярными плоскостями о поляризации, образующими угол 45 с плоскостью поляризации поляризационных светоделителей 4 и 8. Разделенные третьим поляризационным светоделителем 9 пучки лучей падают на первый 10 и второй 11 координатночувствительные фотоприемники.

В качестве координатно-чувствительных фотоприемников возможно использование квадратных фотодиодов, ПЗС-матрицы и других фотоприемников, обладающих чувствительностью к положению светового пятна и к его мощности.

Если оптическая ось приемного блока 2 совпадает с оптической осью формирователя 1 пучка лучей, а угол скручивания равен нулю (плоскость поляризации третьего поляризационного призменного светоделителя 9 расо положена под углом 45 к плоскости .поляризации первого 4 и второго 8 поляризационных светоделителей), на площадке координатно-чувствительных фотоприемников 10 и 11 падают равные по интенсивности пучки лучей, и сигналы на их выходах равны между собой.

U =U =U =U =U =U =У =Up

< где 0< „Uz, U и U — сигналы на выходе четерых площадок первого координатно-чувствительного фотоприемника 10;

< с <, <

U, U>, Uq,v Uq сигналы на выходе четырех площадок второго координатно-чувстви5 тельного фотоприемника 11.

Появление угла скручивания между формирователем 1 пучка лучей и приемным блоком 2 при совпадении их опти)p ческих осей приводит к тому, что плоскость поляризации третьего поляризационного светоделителя 9 не соо ставляет угол 45 с плоскостями поляризации первого 4 и второго 8 по15 ляризационных светоделителей, при этом на координатно-чувствительные фотоприемники 10 и 11 падают разные по интенсивности пучки лучей, и разность сигналов AU, с первого 10 и

20 второго 11 координатно-чувствительных фотоприемников пропорциональна углу скручивания

b U< = (U <+U +U +U ) (П< +U +Ug+U+)

При смещении оптических осей фор25 мирователя 1 пучка лучей и приемного блока 2 сигналы AU, 6 Уз, h U ( и Ь U на выходах соответственно первого 10 и второго 11 координатночувствительных фотоприемников про3р порциональны величинам линейного смещения по соответствующим координатам: д и, =(П, -U3) = <<,U,=(U, -U3)

aU =(v2. U ) — v =(u4 v )

При повороте оптических осей формирователя 1 пучка лучей и приемного блока 2 на некоторый угол сигналы и 6 U пропорциональны проекции

4О угла поворота на соответствующие оси координат:

eU =(U,-U )-(U,-U )

Х 4) (2. )

Таким образом, фотоэлектрический преобразователь обеспечивает измерение положения объекта по пяти координатам — трем угловым и двум линейным, перпендикулярным прямой, соединяющей формирователь 1 пучка лучей и приемный блок 2.

Формула изобретения фотоэлектрический преобразователь, 55 содержащий формирователь пучка лучей, выполненный в виде лазера, светоделителя, плоского зеркала, оптически сопряженного со светоделителем, двухканального амплитудного модулятора, 1397720

Составитель А.Заболотский

Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

Редактор И.Горная

Заказ 2261/38

Тираж 680

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первый и второй каналы которого оптически сопряжены соответственно со светоделителем и плоским зеркалом, второго плоского зеркала, оптически сопряженного с первым каналом двухкайального амплитудного модулятора, и второго светоделителя, оптически сопряженного с вторым плоским зеркалом и вторым каналом двухканального амплитудного модулятора, и приемный блок в виде первого фотоприемника, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем одновременного измерения положения объекта по пяти координатам, он снабжен поляризационным светоделителем, установленным в приемном блоке так, что его входная грань оптически сопряжена с. вторым светоделителем, а его первая выходная грань — с первым фотоприемником и вторым фотоприемником, оптически сопряженным с второй выходной гранью третьего поляризационного светоделителя, оба фотоприемника выполнены координатно-чувствительными и установлены на разных расстояниях от выходных граней поляризационного призменного светоделителя, а первый и второй светоделители выполнены в виде призменных поляризационных светоделителей.