CN2398613Y

CN2398613Y - 光电自准直仪

Info

Publication number: CN2398613Y
Application number: CN 99254139
Authority: CN
Inventors: 林玉池; 于建; 赵美蓉
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2000-09-27
Anticipated expiration: 2009-11-17

Abstract

本实用新型公开了一种光用自准直仪,它包括光源、分划板、物镜组、反射镜图象探测器件、分光棱镜。所述的分划板设置有带N字型、∧型、∨型等;所述分光棱镜的共轭焦平面处设置有一维图象探测器件。本实用新型具有结构简单、分辨率高、精度高、成本低的特点。

Description

光电自准直仪

本实用新型涉及精密测试计量仪器，具体地说是一种二维角度的测量仪器。

就目前技术状况而言，都是用一维图象探测器件测量一维角度，用二维图象探测器件测量二维角度。比如分划板使用十字型指标线，在共轭物镜焦平面上放置一片二维图象探测器件，就可以接收到对应于反射镜二维偏角的分划板十字图象，处理后可得到反射镜二维偏角的具体数值；但在目前的技术水平下，二维图象探测器件分辨率远不如一维图象探测器件，造价却比一维图象探测器件高得多，而且使用二维图象探测器件的机械结构和处理电路也比一维图象探测器复杂得多。

如要用二片一维图象探测器件采用分光的方法测量二维偏角，由于光路安排的原因，当图象接近视场中心时，无法克服十字线的盲区问题。

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种用单片一维图象探测器件测量二维角度的测量仪器，本测量仪器具有分辨率高、精度高、仪器结构简单、成本低的特点。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的光电自准直仪包括光源、分划板、物镜组、反射镜图象探测器件、分光棱镜。所述的分划板设置有带N字型、∧型、∨型或其它带有相交斜线指标线图案；在所述的分光棱镜的共轭焦平面处设置有一片一维图象探测器件。

所述的一维图象探测器件设置在与指标线影象相垂直的方向上。所述的一维图象探测器件是CCD器件。

本实用新型与现有技术相比有如下有益效果：

本实用新型由于使用一维图象探测器件代替二维图象探测器件，而一维图象探测器件分辨率高于二维图象探测器件，因此本实用新型具有分辨率高、精度高、结构简单的优点。又由于一维图象探测器件价格远低于二维图象探测器件，且本实用新型同时也可使测量仪器的机械结构和处理电路简化，因此能够大大降低成本。

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。

图1是本实用新型的光路原理图；

图2是在共轭焦平面上观察到的指标线影像与一维图象探测器件的相互位置关系图。

在图1中，光源经聚光镜聚光后到达分划板，分划板上制有指标线的图案，指标线图案可制成N字型、∧型、∨型或者其它带有相交斜角的形成如∧、∨等形状，然后光线穿过分光棱镜，物镜组到达反射镜，经反射镜反射后，再经物镜组到达分光棱镜，在分光棱镜的共轭焦平面处设置一片一维图象探测器件，该器件可以是CCD器件，也可以是其它类型图象探测器件，如光电二极管、光电三极管、光敏电阻等，该一维探测器件最好是与指标形象方向垂直。然后通过指标线图案与一维图象探测器件的相互位置关系计算偏角。在测量仪器上还可设置用于处理光电图象信息的单片计算机或微计算机***，应用计算公式可直接将反射镜偏角计算出来。本实用新型的光电自准直仪，其既可用于动态测量，又可用于静态测量。

在图2中，影像位置1与影像位置2是反射镜在两个不同状态时分划板指标线的影像图。设一维图象探测器件的方向为x方向，指标线的方向为y方向，指标线分划板的两指标线夹角为α，Δx和Δy分别表示反射镜两个不同位置时指标线影像在x坐标和y坐标的偏移量，那么，

{_{Δy = \frac{1}{2} (L_{1} - L_{2}) ctg \frac{α}{2}}^{Δx = A A^{'}} - - - - - (1)

换算成反射镜上x、y坐标偏角为：

{_{θ_{y} = \frac{1}{4 f} (L_{1} - L_{2} ctg) \frac{α}{2}}^{θ_{x} = \frac{1}{2 f} A A^{'}} - - - - (2)

在这种测角法中，可以使用一单片计算机处理光电图象信息，其求解反射镜偏角θ_x、θ_y的过程如下：

1.设定绝对坐标原点(参考其测量范围适当确度，比如x、y坐标都取测量范围的中心值为坐标原点)，确定测量坐标系；

2.按图象处理的方法求得V型或N型指标线影象与CCD各交点相对CCD起点的位移；

3.求出V型或N型指标线影像与CCD各交点在测量坐标系中的坐标值；

4.按公式(2)的关系求出相对于测量坐标原点的θ_x、θ_y值；

5.把θ_x、θ_y值以适当的方式显示、输出；

6.上述2～5的步骤自动循环往复，可以得到反映反射镜角度的动态变化值。

实施例：

利用这种方法测量角度，其精度和测量范围取决于CCD器件的参数和自准直光路的焦距长度等参数，以及CCD器件的图象处理技术。采用不同焦距的光学***和不同常数的CCD器件，可以制成不同精度等级的光电自准直仪。

比如，在焦距为859.4mm的自准直光路中，应用一维CCD的型号为TCD132(象元数1024，象元尺寸14×14μm²)，采用本实用新型制成的自跟踪双坐标光电自准直仪的测量范围为±4角分(±240角秒)，精度1角秒/角分，仪器分辨率0.1角秒。

Claims

1.一种光电自准直仪，包括光源、分划板、物镜组、反射镜图象探测器、分光棱镜，其特征在于，所述的分划板设置有带N字型、∧型、∨型或其它带有相交斜线指标线图案；所述分光棱镜的共轭焦平面处设置一片一维图象探测器件；所述的一维图象探测器件设置在与指标线影象相垂直的方向上。

2.根据权利要求1所述的光电自准直仪，其特征在于，所述的一维图象探测器件为CCD器件。