Оптико-электронное устройство для формирования и пространственного отслеживания модулированного оптического пучка

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам пространственного отслеживания положения смодулированных оптических пучков с равИ носигнальной зоной. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона пространственного отслеживания. Устройство содержит оптический блок 6, формирующий равносигнальную зону и имеющий два канала подсветки, содержащий оптические источники 1. 2 излучения и конденсаторы 3, 4, фоторегистрирующий блок 12, содержащий объектив 13 и фотоприемник 14, электронную схему обработки , содержащую усилитель 15. фазовый детектор 16, индикатор 17 и усилитель мощности 18. Электронная схема устройства вырабатывает сигнал рассогласования при смещении оси пучка излучения, сформированной оптическим блоком 6, от оптической оси фоторегистрирующего блока 12. Выполнение оптического блока позволяет уменьшить сферические аберрации. 2 ил. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>з G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юг.1

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4313814/28 (22) 08.10.87 (46) 07.01.91; Бюл. ¹ 1 (72) Э.Д.Панков и Е.А.Шишлов (53) 531.7 (088.8) (56) Пуккерман С.Т., Великотный M.À. Экспериментальное исследование прибора управления лучом на светодиодах.— Изв. высш. учеб, заведений. Приборостроение, 1973, т. XVI, ¹2,,с. 1 14--116. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВ О

ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРОСТРАНСТВЕННОГО ОТСЛЕЖИВАНИЯ МОДУЛИРОВАННОГО ОПТИЧ Е С КО ГО ПУЧ КА (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам пространственного отслеживания положения смодулированных оптических пучков с рав,, ЫЛ „1619031 Al носигнальной зоной, Цель изобретения— повышение точности и расширение диапазона пространственного отслеживания. Устройство содержит оптический блок 6, формирующий равносигнальную зону и имеющий два канала подсветки, содержащий оптические источники 1. 2 излучения и конденсаторы 3, 4, фоторегистрирующий блок 12, содержащий объектив 13 и фотоприемник 14, электронную схему обработки, содержащую усилитель 15. фазовый детектор 16, индикатор 17 и усилитель мощности 18. Электронная схема устройства вырабатывает сигнал рассогласования при смещении оси пучка излучения, сформированной оптическим блоком 6, от оптической оси фоторегистрирующего блока 12. Выполнение оптического блока позволяет уменьшить сферические аберрации. 2 ил.

1619031

50 зом.

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, а именно к оптикоэлектронным устройствам, формирующим и отслеживающим пространственное положение модулированных оптических пучков с равносильными зонами и может быть использовано для измерения профилей полированных поверхностей.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона пространственного отслеживания, На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг,2 — сечение А-А на фиг,1.

Устройство содержит систему излучения, состоящую из двух пар оптически связанных источника 1(2) излучения и конденсатора 3(4), блок 5 противофаэного питания источников излучения, два выхода которого подключены соответственно к входам источников 1 и 2 излучения, систему передачи изображения, выполненную в виде цилиндрического оптического прозрачного блока 6, состоящего из двух полуцилиндров, на боковой поверхности которых симметрично относительно плоскости их соединения и параллельно ей выполнены прямоугольные пазы 7, основание цилиндрического блока выполнено криволинейным и образует объектив 8, оптическая ось которого совпадает с осью оптического блока и лежит в плоскости соединения полуцилиндров, другое основание цилиндрического блока выполнено в виде двугранного угла, отражающие грани 9 и 10 которого, являющиеся светоделителем, образованы фасками, выполненными на каждом из полуцилиндров под равными углами к плоскости их соединения, а ребро двугранного угла перпендикулярно оси оптического блока и размещено в фокусе обьектива, источники 1 и 2 излучения размещены напротив соответствующих прямоугольных пазов так, что их оптическая ось перпендикулярна оси оптического блока и ребру двугранного угла и проходит через точку 11 их пересечения. Устройство содержит также фоторегистрирующий блок 12, состоящий из объектива 13 и размещенного в его фокусе фотоприемника 14, и электронную схему обработки сигнала, включающую последовательно соединенные усилитель

15, вход которого соединен с выходом фотоприемника 14, фазовый детектор 16 и индикатор 17, и усилитель 18 мощности, вход которого связан с выходом фазового детектора 16, второй вход последнего соединен с блоком 5 противофазного питания.

Устройство работает следующим обра5

Система излучения формирует параллельный пучок, имеющий резко выраженную равносигнальну зону (РСЗ) вдоль оптической оси цилиндрического оптического блока 6, образо::анную за счет скачкообразного изменения свойств оптического излучения вдоль этой оси благодаря тому, что источники 1 и 2 излучения излучают на одной частоте, но в противофазе. Излучение воспринимается объективом 13 фоторегистрирующего блока 12 и направляется на фотоприемник 14, с которого снимается сигнал, описываемый следующей формулой:

U =- S sine)I (@p=g Фу= во) где S — крутизна фотоприемника; а) — круговая частота модуляции; т — время;

Ф р=о — лучистый поток, фаза модуляции которого принята за нулевую;

Фр=що — лучистый поток, фаза модуляции которого сдвинута на 180, Из формулы видно, что, если потоки

Фу=о и Фр= эо равны, что возможно лишь при совпадении оси пучка излучения с осью фоторегистрирующего блока 12 сигнал, снимаемый с выхода, фотоприемника 14, равен нулю. При несовпадении осей пучка оптического блока 6 и фоторегистрирующего бло. ка 12 сигнал фотоприемника 14 отличен от нуля. Снимаемое с выхода фотоприемника

14 напряжение усиливается в усилителе 15 и поступает в фазовый детектор 16, где происходит определение знака смещения пучка. Величина и знак смещения регистрируются на индикаторе 12. С фазового детектора 16 сигнал поступает в усилитель 18 мощности и далее к исполнительному приводу, который обеспечивает перемещение фоторегистрирующего блока 12 относительно оси пучка оптического блока 6 до совпадения этой оси с осью объектива 13. Таким образом, устройство обеспечивает отслеживание пространственного положения модуRNposBMHofo светового пучка. Выполнение оптического блока 6, обьектив которого выполнен в виде одной преломляющей поверхности, почти полностью исключает сферические аберрации, что дает существенное повышение точности пространственного отслеживания пучка.

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство для .формирования и пространственного отслеживания модулированного оптического пучка, содержащее систему излучения, состоящую из двух пар оптически связанных источников излучения и конденсора и

1 619031

Составитель О. Несова

Техред М.Моргентал Корректор Н. Король

Редактор Н. Бобкова

Заказ 36 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 блока противофаэного питания, два выхода которого подключены соответственно к входам двух источников излучения, последовательно расположенные по ходу излучения систему передачи иэображения и фоторегистрирующий блок, электронную схемуобработки,отл ича ю щееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона пространственного отслеживания, система передачи иэображения выполнена в виде цилиндрического оптически прозрачного блока, состоящего из двух полуцилиндров, на боковой поверхности которых симметрично относительно плоскости соединения и параллельно ей выполнены прямоугольные пазы, основание цилиндрического блока выполнено криволинейным и образует объектив, оптическая ось которого совпадает с осью оптического блока и лежит в плоскости соединения полуцилиндров, другое основание цилиндрического

5 блока выполнено в виде двугранного угла, отражающие грани которого, являющиеся светоделителем, образованы фасками, выполненными на каждом из полуцилиндров под равными углами к плоскости их соеди10 нения, а ребро двугранного угла перпендикулярно оси оптического блока и размещено в фокусе объектива, источники излучения размещены напротив соответствующих прямоугольных пазов так, что их оптическая

15 ось перпендикулярна оси оптического блока и ребру двугранного угла и проходит через точку их пересечения,