Оптическая система фотоэлектрических угломеров следящей отработки

 

(и) 4I972I

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 07.02.72 (21) 1745668/25-28 (51) М. Кл. 6 01Ь 11/26 с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано 15.111.1974. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 12.08.74

Государственный комитет

Соввта Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.715.27 (088.8) I

)

А. В. Спивак, О. С. Власенко и Г. М. Голубец

I (72) Авторы изобретения

1 е

М (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

УГЛОМЕРОВ СЛЕДЯЩЕЙ ОТРАБОТКИ

Предлагаемая оптическая система фотоэлектрических угломеров следящей отработки относится к области производства оптикоэлектронных приборов, предназначенных для высокоточных непрерывных измерений угловых перемещений объектов, и может быть использована по назначению .в различных областях техники.

Известны оптические системы фотоэлектрических угломеров следящей отработки, содержащие объектив для формирования светового сигнала, анализирующее светоделительное устройство, на пример, в виде призмы-нож, перемещающееся по микрометренному виконту в фокальной плоскости объектива и системы проектирования входного зрачка объектива на светочувствительную поверхность фотоприемников.

К недостаткам известных систем относится то, что в процессе измерения перемещение анализирующего светоделительного устройства по микровинту сопровождается перемещением светящегося пятна (изображения входного зрачка объектива) в плоскости фотоприемника. Для обеспечения полного перекрытия световым пятном светочувствительной поверхности фотоприемника и тем самым устранения нарушений нормального режима его работы во всем диапазоне отслеживания в угломерах создают площадь светового пятна, значительно превышающую площадь светочувствительной поверхности фотоприемника.

Однако это приводит к резкому снижению освещенности фотоприемника, а следовательно, и к снижению чувствительности и точности измерения фотоэлектрического угломера.

Кроме того, резко ограничивается диапазон измерения, усложняется выбор и согласование параметров фотоприемника с параметра1р ми оптики и других узлов угломера.

С целью расширения диапазона и повышения точности измерения в предлагаемой оптической системе фотоэлектрических угломеров следящей отработки анализирующее светоделительное устройство выполнено в виде жестко связанных между собой плоских зеркал, симметрично расположенных относительно оптической оси объектива так, что плоскости их главных сечений параллельны оптической оси объектива.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемой оптической системы.

Предлагаемая оптическая система включает автоколлимационное зеркало 1, закрепляемое на контролируемом объекте, объектив

2, анализирующее устройство в виде системы плоских зеркал 3, 4, 5, 6, жестко закрепленное на гайке микровинта 7, проекционную систему с объективами 8 и 9 и фотоприемники зо 10 и 11, в каждом из плеч анализирующего

419721

55 свсiоделиiельного устройства, освстптель 12 и щель 13, образованную в фокальной нлоскос1 и f, от стоящен на расстоянии / о От оо ь ектива, двумя зеркалами 14 и 15, расположенными непосредственно у оптической оси 16 объсктнва.,цля наиболее наглядного нредсгавления о поведении пучка лучей при его прохождении через элементы оптической системы принято показывать его путь с помощью одного параксиального (оссвого) луча, близкого к оптической оси системы или совпадающего с ней.

Таким образом, оптические оси объектива 2 и системы зеркал светоделительного устройства, обозначенные пунктирными и штрихпунктирными линиями в оптической схеме, одновременно являются и осями пучков лучей

16 и 18.

Плоскости главного сечения, определяемые для зеркал 3 и 5, следом их сечения и лучами

16 и 17, а для зеркал 4 и 3 также следом их сечения и лучами 18 и 16 светоделительного устройства, обязательно параллельны плоскости измерения, т. е. плоскости поворота автоколлимационного зеркала 1 контролируемого объекта и направлению перемещения самого устройства, а также оси 18 объектива 2 (т. е. плоскости чертежа).

Под двумя другими осями пучков, параллельными оси 18 ооъектива 2 следует понимать лучи 17, выходящие из правого и левого каналов светоделительного устройства.

Пучок лучей 18, несущий световую информацию об изображении щели 13 анализирующего устройства, освещенной источником 12, в направлении зеркала 1 через объектив 2, после отражения строит посредством объектива

2 в плоскости щели 13, совмещенной с фокальной плоскостью F, ее светящееся автоколлимационное изображение. Светоделительное анализирующее устройство делит световой поток, определяемый параксиальным лучом 18, проходящим по направлению оси оптической системы, в частности оси 18 объектива 2, на два пучка (луча) 16, которые в каждом из плеч претерпевают отражение от зеркал 3 и 5 светоделительного устройства, и в виде лучей 17, параллельных оси 18 объектива, направляются через левый и правый проекционные объективы 8 и 9 на светочувствительные поверхности фотоприемников 10 и

11. Поскольку предметная плоскость объективов 8 и 9 проекционной системы совмещена с входным зрачком объектива 2, то на светочувствительной поверхности фотоприемников пучками лучей 17 проектируются изобра5

20 п5 жение входного зрачка обьектива 2. При гювороте зеркала 1 на неко|орый угол я в одно из плеч светоделительного устройства поступает больше света и появляется разбаланс мостовой схемы (не показана), который устраняется перемещением анализирующего устройства, непрерывно следящего за положением автоколлимационного изображения щели 13 в фокальной плоскости F объектива 2.

При смещении анализирующего устройства, например, на величину A=f(o.,fpg), пропорциональную углу поворота зеркала а и фокусному расстоянию f,o объектива 2, световое пятно изображения входного зрачка в плоскости фотоприемников должно было бы получить смещение на величину 5, =f(Ë вЂ” V об. пр. систем), пропорциональную величине смещения устройства и масштабу увеличения V проекционной системы. Однако благодаря тому, что плоскости главного сечения зеркал светоделительного анализирующего устройства, определяемые для зеркал 3 и 5 следом их сечения и параксиальными лучами — падающим

16 и отраженным 17, а для зеркал 4 и 6 также следом их сечения и параксиальными падающим 18 и отраженным 16 лучами, параллельны оси 18 объектива 2, плоскости измерения, т. е. плоскости поворота зеркала 1, и направлению перемещения устройства. Кроме того, зеркала 3 и 5 получают так же смещение Л, как щель 13, образованная двумя зеркалами 14 и 15. Оси пучков лучей 17, выходящих из светоделительного устройства, не изменяют своего положения и, следовательно, изображение входного зрачка объектива 2 (светящееся пятно) в плоскости светочувствительной поверхности фотоприемников 10 и

11 остается неподвижным.

Предмет изобретения

Оптическая система фотоэлектрических угломеров следящей отработки, содержащая объектив и анализирующее светоделительное устройство, установленное с возможностью перемещения в фокальной плоскости объектива, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения, анализирующее светоделительное устройство выполнено в виде жестко связанных между собой плоских зеркал, расположенных симметрично относительно оптической оси объектива так, что плоскости их главных сечений параллельны оптической оси объектива.

419721

Составитель Лобзова

Редактор В. Новселова

Техред А. Васильева

Корректор Н. Стельмах

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1917/11 Изд. № 1368 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5