SU1727105A1 - Автоколлимационное устройство - Google Patents
Автоколлимационное устройство Download PDFInfo
- Publication number
- SU1727105A1 SU1727105A1 SU904841231A SU4841231A SU1727105A1 SU 1727105 A1 SU1727105 A1 SU 1727105A1 SU 904841231 A SU904841231 A SU 904841231A SU 4841231 A SU4841231 A SU 4841231A SU 1727105 A1 SU1727105 A1 SU 1727105A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- rotation
- polarization
- polarizer
- phase
- sensitivity
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к оптическому приборостроению и может быть использовано дл измерени угловой ориентации отражающих поверхностей. Цель изобретени - повышение чувствительности и обеспечение управлени ее величиной . Указанна цель достигаетс тем, что автоколлимационное устройство, содержащее последовательно установленные на оп- тической оси луча источник 1 света, светоделитель 3, объектив 4, полупрозрачное зеркало 5, отражатель 6 и позиционно- чувствительный приемник9, дополнительно содержит задающий пол ризатор 2, расположенный между источником 1 .света и светоделителем 3, скрещенный с ним пол ризатор-анализатор 8, расположенный между светоделителем 3 и пол ризационно- чувствительным фотоприемником 9, а также расположенный между полупрозрачным зеркалом 5 и отражателем 6 элемент 7 поворота плоскости пол ризации на 90° за 2/т проходов излучени во встречных направлени х , где т- заданный пор док повышени чувствительности. При этом элемент 7 поворота плоскости пол ризации выполнен либо в виде чейки Керра, либо в виде чейки Фараде , либо в виде фазовращающей пластины , котора установлена с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства, а ось фазовращающей пластины ориентирована под углом 45° к плоскости пол ризации задающего пол ризатора. 5 з.п. ф-лы, 1 ил. СП
Description
Изобретение относитс к оптическому приборостроению и может быть использовано дл измерени угловой ориентации отражающих поверхностей.
Известно устройство, содержащее источник света, объектив, светоделитель, по- зиционно-чувствительный фотоприемник. Однако угловое разрешение и поле зрени такого устройства ограничено входным отверстием и величиной фокусного рассто ни объектива, вследствие чего и точность измерени таким устройством будет низка .
Известен фотоэлектрический автоколлиматор , содержащий источник света, марку , объектив, отражатель в виде пр моугольной призмы, два пол ризатора со взаимно перпендикул рными плоскост ми пол ризации, которые расположены между объективом и отражателем, светоделитель , установленный между пол ризаторами и отражателем, модул тор, фотоприемную и измерительную части. Такое устройство позвол ет с высокой точностью измер ть отклонение от пр мого угла исследуемой призмы. Однако при помощи такого устройства невозможно измер ть угловое отклонение отражател с расположенным на нем контролируемым объектом.
Известен топографический светодаль- номер Кристалл, содержащий два скрещенных пол ризатора и пластину А/4, в котором оптическое излучение после прохождени через пол ризаторы линейно пол ризуетс . Полезный сигнал дважды проходит через фазовращающую пластинку А/4 и его плоскость пол ризации поворачиваетс на 90°.
Вследствие этого сигнал проходит через выходной пол роид практически без снижени интенсивности, в то врем как шумова компонента излучени (блики, рассе нный свет) остаетс пол ризованной в плоскости задающего пол ризатора, т.е. практически.не пропускаетс выходным пол ризатором .
Таким образом, в выходной плоскости устройства обеспечиваетс повышение отношени сигнал-шум и тем самым повышаетс чувствительность устройства. Однако положение центра п тна в зависимости от угла поворота отражател относительно оптической оси системы остаетс таким же, как и у традиционного автоколлиматора. Это можно отнести к недостаткам устройства.
Наиболее близким к изобретению вл етс устройство, содержащее расположенные на оптической оси источник света, светоделитель, объектив, полупрозрачное зеркало, отражатель, фотоприемную и измерительную части. Отражатель этого устройства состоит из неподвижного зеркала и расположенного между ним и объективом контролируемого оптического клина. В этом
устройстве полупрозрачное зеркало образует с отражател емиконтроли руем ымклином ветвь оптической обратной св зи. Введение такого элемента позвол ет получить в выходной плоскости набор световых п тен,
расположенных на рассто нии
fm 2fm(5, где f - фокусное рассто ние объектива;
д - угол падени пучка света на отражатель;
m - пор док увеличени чувствительности
от оптической оси системы. Дл такого коллиматора огибающа световых п тен в выходной плоскости сдвинута на некоторую
величину относительно светового п тна в традиционном автоколлиматоре (т.е. без полупрозрачного зеркала), что повышает чувствительность этого устройства.
Однако при этом интенсивность первого п тна всегда выше, чем последующих (интенсивность определ етс коэффициентом отражател полупрозрачного зеркала), а это определ ет максимальный вклад этого п тна в огибающую.
Исход из этого, недостатком такого устройства вл етс недостаточно высока чувствительность , а также невозможность управл ть величиной этой чувствительности .
Цель изобретени - повышение чувствительности и обеспечение управлени ее величиной. Указанна цель достигаетс тем, что автоколлимационное устройство , содержащее последовательно установленные на оптической оси луча источник света,светоделитель, объектив, полупрозрачное зеркало, отражатель и по- зиционно-чувствительный приемник, дополнительно содержит задающий
пол ризатор, расположенный между источником света и светоделителем, скрещенный с ним пол ризатор (анализатор), расположенный между светоделителем и пол риза- ционно-чувствительным фотоприемником,
а также расположенный между полупрозрачным зеркалом и отражателем элемент поворота плоскости пол ризации на 90° за 2т проходов излучени во встречных направлени х , где m - заданный пор док повышени чувствительности. При этом элемент поворота плоскости пол ризации выполнен либо в виде чейки Керра, либо в виде чейки Фараде , либо в виде фазовра- щающей пластины, котора установлена с
возможностью поворота вокруг оптической оси устройства, а ось фазовращающей пластины ориентирована под углом 45° к плоскости пол ризации задающего пол ризатора.
В известных технических решени х при прохождении излучени через фазовраща- ющую пластину А/4 интенсивность полезного сигнала практически не уменьшаетс , в то врем как шумова компонента не пропускаетс выходным пол ризатором. Таким образом, за счет повышени отношени сигнал-шум повышаетс чувствительность известного автоколлиматора, т.е. фазовращающа пластина Л/4 служит дл разделени входного и выходного световых пучков (что необходимо дл устранени паразитных засветок), в то врем как в предлагаемом техническом решении фазовращающа пластина (в составе блока пол ризационной селекции) необходима дл регулировани и повышени угловой чувствительности.
В известном техническом решении дл повышени чувствительности фазовращающа пластина должна иметь толщину только Л/4 (чтобы плоскость пол ризации поворачивалась на 90°). В предлагаемом техническом решении толщина пластины должна быть любой, отвечающей соотношению d
-д-ттг- . где А ос-длина волны источчгп По - Пе)
ника света, п0 и пе - коэффициенты преломлени обыкновенного и необыкновенного лучей соответственно.
В известном техническом решении фазовращающа пластина может быть установлена в любом месте оптической схемы после источника света и задающего пол ризатора , в то врем как в предлагаемом техническом решении место расположени ффазовращающей пластины строго определено (в ветви оптической обратной св зи).
В известном техническом решении фазовращающа пластина дл достижени поставленной цели должна быть установлена строго под углом 45° к плоскости задающего пол ризатора. При этом чувствительность - величина посто нна . В предлагаемом техническом решении фазовращающа пластина установлена с возможностью поворота вокруг оптической оси. Это позвол ет плавно регулировать чувствительность и согласовывать ее с заданной энергетической чувствительностью фотоприемника или необходимым полем зрени .
Кроме того, помимо фазовращающей пластины в предлагаемом техническом решении преобразователем пол ризации могут служить и другие элементы, которые могут вли ть на пол ризацию светового пучка ( чейка Фа раде , чейка Керра, а также другие элементы, поворачивающие плоскость л
пол ризации на угол р 2т 1 где т П°РЯ
док увеличени чувствительности).
Положительный эффект от использовани предлагаемого технического решени
заключаетс в повышении чувствительности и возможности управлени ее величиной . Последн достигаетс путем размещени преобразовател пол ризации в ветви оптической обратной св зи. При
этом преобразователем пол ризации служит либо устройство, поврачивающее
л плоскость пол ризации на угол р -г- ,
где m - пор док увеличени чувствительности , либо фазовращающа пластина с возможностью поворота вокруг оптической оси и толщиной, определ емой из соотношени . .AQC
4т (п0 -пе) ;
где Я ос - длина волны источника света;
По и пе - коэффициенты преломлени обыкновенного и необыкновенного лучей соответственно,
причем с целью оптимизации чувствительности ось фазовращающей пластины расположена под углом 45° к плоскости пол ризации.
На чертеже схематически изображено
предлагаемое устройство. Устройство выполнено в виде последовательно расположенных на оптической оси источника 1 излучени , задающего пол ризатора 2, светоделител 3, объектива 4, полупрозрачного зеркала 5, отражател (зеркала с исследуемым объектом) 6, преобразовател пол ризации в виде фазовращающей пластины 7, пол ризатора-анализатора 8, скрещенного с задающим
пол ризатором 2, позиционно-чувствитель- ного приемника 9.
Устройство работает следующим образом .
Излучение от точечного источника 1 через задающий пол ризатор 2, светоделитель 3 попадает на объектив 4, пройд через который преобразуетс в параллельный пучок . Далее этот пучок, проход через полупрозрачное зеркало 5 и преобразователь 7
пол ризации, попадает на отражатель 6, повернутый относительно плоскости, перпендикул рной оси системы, на контролируемый угол в.
Отразившись от отражател 6, пучок
снова проходит через преобразователь 7
пол ризации и полупрозрачное зеркало 5 и фокусируетс с помощью объектива 4 в плоскости позиционно-чувствительного фотоприемника 9. На пути оптического пучка, попадающего на фотоприемник 9, установ- лен пол ризатор-анализатор 8, скрещенный с задающим пол ризатором 2. Часть пучка, не прошедша через полупрозрачное зеркало 5, отражаетс от него и, вновь пройд через преобразователь 7 пол ризации, попадает на отражатель 6, после чего через элементы 5 и 7 снова возвращаетс в систему .
Подобный процесс происходит многократно . При этом каждое прохождение сиг- нала через элементы 5-7 приводит к дополнительному увеличению угла между оптической осью системы и реальным направлением распространени пучка. Это приводит к тому, что в выходной плоскости (в плоскости позиционно-чувствительного фотоприемника 9) точечное изображение источника дл каждого из пучков располагаетс на рассто нии 2 nf в от оптической оси системы, где п - номер пробега пучка, В - угол отклонени отражател 6 относительно оптической оси системы, f - фокусное рассто ние объектива. Наличие элемента 7 приводит к тому, что каждое прохождение сигнала через элементы 5-7 (образующих ветвь оптической обратной св зи) характеризуетс своим состо нием пол ризации. Это выражаетс в том, что дл преобразовател пол ризации, выполненного в виде слюд ной пластинки, в зависимости от ее толщины плоско-пол ризованный свет преобразуетс в эллиптически-пол ризован- ный с различными соотношени ми полуосей эллипса дл каждого пробега излучени . В том случае, если преобразова- тель пол ризации выполнен в виде чейки Керра, чейки Фараде , кварцевой пластинки изменение состо ни пол ризации выражаетс в повороте плоскости пол ризации светового пучка, кратный n-номеру пробега излучени в ветви оптической обратной св зи . Причем дл малых номеров пробега п- пучков состо ние пол ризации будет близким к состо нию пол ризации исходного пучка, а дл определенного номера про- бега Ммакс (при толщине пластины d
т,-7-ч. где Лос длина волны источЧГП По - Ле
ника света, п0 и Пе - коэффициенты преломлени обыкновенного и необыкновенного лучей соответственно) или дл элементарного угла поворота плоскости пол ризации,
определ емого из выражени р - д- , где
m - пор док увеличени чувствительности) многократное воздействие преобразовател 7 пол ризации приводит к повороту плоскости пол ризации на 90°.
Соответственно и услови прохождени излучени через пол ризатор-анализатор 8 дл пучков с малыми номерами пробегов будут неблагопри тными (наблюдаетс почти полное их гашение), а m-ый пучок выдел етс по интенсивности.
Результирующа интенсивность в плоскости позиционно-чувствительного фотоприемника 9 описываетс соотношением
J-I в(га). m
(x-20fm)2
(1)
(
где q - коэффициент отражени полупрозрачного зеркала 5;
D - диаметр входного отверсти объектива 4;
В(т)- коэффициент, определ ющий изменение интенсивности за счет пол ризационной селекции.
В случае, когда преобразователь пол ризации выполнен в виде слюд ной пластинки , коэффициент В(т) приобретает вид
B(m) sin2 f (n0-ne)md.(2)
Таким образом, результирующа интенсивность , определ ема суммой интенсив- ностей отдельных п тен, формируетс за счет максимального вклада т-го п тна. Это приводит к тому, что центр результирующего п тна сдвигаетс относительно оптической оси системы на величину, большую, чем в случае отсутстви элементов 5 и 7, образующих вместе с элементами 6 и 7 ветвь оптической обратной св зи, и в случае отсутстви элементов пол ризационной селекции . Отсюда следует, что совокупность действи элементов, содержащихс в ветви оптической обратной св зи, и элементов, составл ющих блок пол ризационной селекции , приводит к существенному повышению чувствительности предлагаемого автоколлимационного устройства. Кроме того, если в качестве преобразовател пол ризации использована фазовращающа пластинка, то, измен ее толщину, можно регулировать величину чувствительности устройства. Регулировать величину чувствительности можно также путем поворота фа- зовращающей пластины в плоскости, перпендикул рной оптической оси системы. При этом оптимальной установкой пластины будет расположение ее оси под углом 45° к исходной плоскости пол ризации пучка. В
этом случае плоскость пол ризации т-го п тна повернута строго на 90° и оно максимально выделено по интенсивности на фоне п тен более низкого пор дка, дл которых состо ние пол ризации приближаетс к состо нию пол ризации исходного пучка (т.е. наблюдаетс гашение интенсивности п тен низших пор дков).
Пример. Согласно изобретению был изготовлен опытный образец автоколлимационного устройства. В качестве источника излучени был использован полупроводниковый лазер ИЛПИ-27К с длиной волны излучени Я 0,67 мкм. Преобразователем пол ризации служила слюд на пластина. Коэффициент отражени полупрозрачного зеркала пор дка 70%. В качестве задающего пол ризатора и пол ризатора-анализатора были использованы стандартные пленочные пол роиды. Фокусное рассто ние используемого объектива 75 мм, диаметр его входного отверсти 10 мм. Контролируемый угол поворота отражател .
Были проведены испытани опытного образца автоколлимационного устройства, которые показали, что предельна погрешность измерений равна 1, что на пор док лучше, чем у других известных автоколлиматоров с аналогичными параметрами оптических элементов. Кроме того, в предлагаемом автоколлимационном устройстве фокусное рассто ние объектива в несколько раз меньше , чем в других известных автоколлиматорах (75 и 250 мм соответственно), вследствие чего существенно уменьшены его габариты и материалоемкость.
Claims (6)
1. Автоколлимационное устройство, содержащее последовательно установленные на оптической оси луча источник света, светоделитель, объектив, полупрозрачное зеркало, отражатель и позици- онно-чувствительный фотоприемник, отличающеес тем, что, с целью повышени чувствительности, в него введены задающий пол ризатор, расположенный между источником света и светоделителем, скрещенный с ним пол ризатор-анализатор, расположенный между светоделителем и позиционно-чувствительным фотоприемником , а также расположенный между полупрозрачным зеркалом и отражателем
элемент поворота плоскости пол ризации на 90° за 2т проходов излучени во встреч- ных направлени х, где m - заданный пор док повышени чувствительности.
2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с тем, что элемент поворота плоскости
пол ризации выполнен в виде чейки Керра.
3.Устройство по п. 1,отличающее- с тем, что элемент поворота плоскости пол ризации выполнен в виде чейки Фараде .
4.Устройство поп. 1,отличающее- с тем, что элемент поворота плоскости пол ризации выполнен в виде фазовращающей пластины, толщина d которой определ етс из соотношени
. /ОС
4т(П0 - пе) где АОС- длина волны источника света;
п0 и пе - коэффициенты преломлени фазовращающей пластины дл обыкновенного и необыкновенного лучей соответственно .
5.Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ е е- с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей путем обеспечени управлени величиной чувствительности, фазовращающа пластина установлена с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства.
6. Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ е е- с тем, что ось фазовращающей пластины ориентирована под углом 45° к плоскости
пол ризации задающего пол ризатора.
45
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904841231A SU1727105A1 (ru) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | Автоколлимационное устройство |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904841231A SU1727105A1 (ru) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | Автоколлимационное устройство |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1727105A1 true SU1727105A1 (ru) | 1992-04-15 |
Family
ID=21522002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904841231A SU1727105A1 (ru) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | Автоколлимационное устройство |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1727105A1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2463561C1 (ru) * | 2011-03-30 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ГОУВПО "СГГА") | Устройство для определения погрешности измерений горизонтальных и вертикальных углов геодезических угломерных приборов |
CN104485572A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-01 | 苏州科技学院 | 一种激光腔的平行性调整方法及其装置 |
RU2625638C1 (ru) * | 2016-02-25 | 2017-07-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук | Автогидирующая оптико-механическая система оптоволоконного спектрографа со встречной засветкой оптоволокна |
-
1990
- 1990-04-10 SU SU904841231A patent/SU1727105A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1157515, кл. G 02 В 27/36, 22.09.83. Афанасьев В.А. Оптические измерени . - М.: Высша школа, 1981, с. 82, рис. 54. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2463561C1 (ru) * | 2011-03-30 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ГОУВПО "СГГА") | Устройство для определения погрешности измерений горизонтальных и вертикальных углов геодезических угломерных приборов |
CN104485572A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-01 | 苏州科技学院 | 一种激光腔的平行性调整方法及其装置 |
RU2625638C1 (ru) * | 2016-02-25 | 2017-07-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук | Автогидирующая оптико-механическая система оптоволоконного спектрографа со встречной засветкой оптоволокна |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4815850A (en) | Relative-displacement measurement method | |
JPS63311121A (ja) | エンコ−ダ− | |
KR960035057A (ko) | 표면간 거리의 광학적 측정방법 및 장치 | |
CA2004377A1 (en) | Optical output controlling method and apparatus therefor | |
JPH01284715A (ja) | エンコーダー | |
US3635552A (en) | Optical interferometer | |
SU1727105A1 (ru) | Автоколлимационное устройство | |
US4932780A (en) | Interferometer | |
US4105335A (en) | Interferometric optical phase discrimination apparatus | |
JP2000028398A (ja) | 光学式エンコーダ装置 | |
US3087377A (en) | Polarized light autocollimator | |
JPS5483853A (en) | Measuring device | |
JP2636863B2 (ja) | 偏光装置 | |
JP3340824B2 (ja) | 全反射プリズムを含む光学系 | |
SU1695145A1 (ru) | Эллипсометр | |
JPH11101739A (ja) | エリプソメトリ装置 | |
JP2560471B2 (ja) | 安全機構を有したエンコーダー | |
JPH04504471A (ja) | 物理量を遠隔的に検出する反射作動型検出装置 | |
RU1825971C (ru) | Пол ризационное устройство дл измерени углов скручивани | |
JP2691899B2 (ja) | 干渉計 | |
SU1422208A1 (ru) | Автоколлимационное углоизмерительное устройство | |
SU587325A1 (ru) | Пол ризационное устройство дл измерени углов скручивани объекта | |
SU1290091A1 (ru) | Устройство дл измерени двулучепреломлени отражательных оптических носителей информации | |
SU1721437A1 (ru) | Способ измерени угловых смещений объекта и устройство дл его осуществлени | |
SU547632A1 (ru) | Устройство дл измерени углов наклона |