датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения
Классы МПК: | G01B11/27 для проверки соосности |
Автор(ы): | Григорьев В.А., Титов И.В., Слепова М.Ю. |
Патентообладатель(и): | Григорьев Владимир Александрович, Титов Игорь Владимирович, Слепова Марина Юрьевна |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-10-24 публикация патента:
20.02.1996 |
Использование: изобретение относится к оптике, а именно к датчикам положения светового пучка, и может быть использовано во всех устройствах с волоконными световодами. Сущность: датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения содержит выпуклую отражающую поверхность вращения с нелинейной образующей. Элементы многоэлементного фотоприемника размещены симметрично относительно оси симметрии выпуклой отражающей поверхности в плоскостях, параллельных этой оси. Осесимметричный пучок оптического излучения отражается поверхностью на элементы фотоприемника. К сигналам с элементов блок обработки сигналов вырабатывает разностный сигнал рассогласования положения пучка относительно оси. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНОГО ПУЧКА ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий осветительный, оптический и фотоприемный блоки, отличающийся тем, что оптический блок выполнен в виде элемента с выпуклой поверхностью вращения с нелинейной образующей с осью симметрии, совпадающей с оптической осью, и с отражающим покрытием со стороны, обращенной к осветительному блоку, а фотоприемный блок выполнен в виде двух многоэлементных фотоприемников, расположенных симметрично относительно оси симметрии, совпадающей с оптической осью элемента с выпуклой поверхностью. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что элемент с выпуклой поверхностью выполнен сферическим. 3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что многоэлементные фотоприемники размещены в попарно ортогональных плоскостях, параллельных оси симметрии, совпадающей с оптической осью элемента выпуклой поверхностью.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к оптике, а именно к датчикам положения светового пучка, и может быть использовано в устройствах центрирования волоконных световодов. Известен датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, содержащий задатчик положения светового пучка, оптически связанный с многоэлементным фотоприемником и выполненный на двух бипризмах Френеля с ортогонально расположенными делительными гранями [1]Недостатком известного устройства является его невысокая чувствительность, обусловленная малой крутизной зависимости выходной величины (фотоотклика) от смещения пучка. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, содержащий задатчик положения светового пучка, оптически связанный с многоэлементным фотоприемником, выходы которого соединены с входами блока обработки сигналов [2] Задатчик положения пучка выполнен в виде линзы, на оптической оси которой расположен центр многоэлементного фотоприемника. Недостатком прототипа является его невысокая чувствительность, которая определяется малой крутизной преобразования задатчиком положения смещения
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054001/945.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054001/945.gif)
K
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622t.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/8776.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-2t.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-3t.gif)
(1)
В заявленном устройстве коэффициент преобразования задатчика положения светового пучка можно определить из хода крайнего луча осесимметричного пучка с апертурным углом
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054193/920.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054001/945.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054002/946.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054002/946.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054002/946.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-4t.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054002/946.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-5t.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/8776.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-6t.gif)
Хорду АВ найдем из решения треугольника АВС по теореме синусов:
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-7t.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-8t.gif)
AB
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-9t.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-10t.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-11t.gif)
Из решения треугольника
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/916.gif)
R
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-12t.gif)
K
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-13t.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-14t.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054019/8776.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-15t.gif)
![датчик положения осесимметричного пучка оптического излучения, патент № 2054622](/images/patents/418/2054622/2054622-16t.gif)
Сравнивая зависимости (1) и (2) видим, что выбором угла можно получить любое наперед заданное увеличение чувствительности по отношению к прототипу.
Класс G01B11/27 для проверки соосности