Автоколлиматор Советский патент 1984 года по МПК G02B27/30 

Ивобретение относится к оптической измерительной технике и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения угло вых и линейных смеп1енийб Известен автоколлиматорр содержа щий осветитель, марку, объектив, внешний отражатель и ycTpoflCTBO-ре™ гистращи автоколлимационного изобр жения марки TIJ. Однако чувствительность указанно автоколлиматора пропорциональна двойному фокусному расстоянию. Наиболее близким к предлагаемому является автоколлиматорf содержащий осветитель, марку, светоделитель, объектив, внешнее зеркало и устройство регистрации автоколлимационного изображения марки с системой отсчета 2 , Недостаток известного автоколлиматора также заключается в относи тельно невысоких чувствительности и точности измерения отклонения внешнего зеркала. Цель изобретения -:: повьпиение чувствительности автоколлиматора. Поставленная цель достигается тем, что автоколлиматор, содержащий осветитель, марку, светоделитель, объектив, внешнее зеркало, устройство регистрации автоколл.нмационного .изображения марки с системой отсчета, снабжен прямоугольным двугранным отражателем, отражага-цие грани которого обращены к объективу ребро отражателя расположено в одной плоскости с осью автоколлиматора и центром марки и имеет по крайней мере одну общую точку с плос-крстью изображения, при этом отражатель и светоделитель расположены симметрично относительно оси автоко лиматора., На фиг, 1 приведена функциональная схема автоколлиматора с плоским зеркалом и с параллельным ходом луч между объективом и этим зеркалом и показан ход лучей в плоскости, пе пендикулярной плоскости отклонения зеркала и проходящей через ребро двугранного отражателя; на фиг. 2 ход лучей в той же схеме автоколлиматора в плоскости отклонения зерка ла и плоскости главного сечения дву гранного отражателя; на фиг, 3 схема автоколлиматора с внешниг/з вог нутым зеркалом со сходящимся пучком лучей между объективом и зеркалом и показан ход лучей в плосгсости, перпендикулярной плоскости отклонения зеркала и проходящей через ребро двугранного отражателя; на фнг. 4 ход лучей в схеме автоколлиматора по фиг, 3 в плоскости отклонения зе кала и плоскости главного сечения двугранного отражателя, которая условно принята параллельной оптичес- . кой оси автоколлиматора. Лвтоколлиматор содержит источник 1 света, конденсатор 2, марку 3, светоделитель 4, объектив 5, внешнее зеркало 6, прямоугольный двугранный отражатель 7, окулярный микрометр 8 и окуляр 9. Светоделитель 4 и двугранный отражатель 7 расположены симметрично по разные стороны оптической оси автоколлиматора, Отражаюдие грани отражателя 7 обращены к объективу 5, а его ребро расположено в одной плоскости с оптической осью и центром марки и имеет по меньшей мере одну общую точку с плоскостью р автоколлимационного изображения. Плоскость Р на фиг, 1 и 2 совпадает с фокальной плоскостью объектива 5, а на фиг.З и 4 сопряжена с передней плоскостью Р, совпадающ.ей с центром кривизны- вогнутого сферического зеркала. В зависимости от удаления зеркала 6от объектива в автоколлиматоре возникает виньетирование. Чтобы, отражатель 7 не вызывал дополнительного виньетирования или чтобы виньетирование было минимальныГ, отражатель 7устанавливают с ухлом наклона его ребра / к плоскости Р , который для автоколлиматора с внешним плоским зеркалом опреде71яется по формуле ; cHnct - iii : I , j: f 2 X где f - фокусное расстояние объектива;Eg - расстояние от точки пересечения ребра отражателя 7 с плоскостью Р изображения до оптической оси; S - удаление зеркала б от объектива. Для вогнутого сферического зеркаfi arct lЬде R - радиус кривизны зеркала; S - расстояние между плоскостью марки 3 или плоскостью р изо.бражения и объективом; . 3 расстояние мелузу объективом и передней плоскостью Р изображения. Автоколлиматор работает следуюцим образом,. При измерении угловых смещений плоского зеркала б лучи от марки 3, отразившись от светоделителя 4, направляются в объектив 5, который формирует параллельный пучок лучей. Этот пучок лучей после отражения от .зеркала 6 и прохождения через объектив 5 образует в плоскости Р промеж точное изображение, марки, Пучок лучзй, формирующих промежуточное изображение марки,попадает на отражатель 7 , который в.озвращает его наз в объектив 5.Повторяя первоначально пройденный путь,но уже в обратном н правлении, этот пучок лучей образуе в плоскости отсчета изображение мар ки 3.Таким образом,лучи,исходящие и марки 3,дважды падают на зеркало б. В плоскости -отклонения зеркала б и плоскости главного сечения отража теля 7 осевой луч 10 от марки 3 пад ет на отклоненное на угол сС зеркало 6,Отраженный луч 10 отклоняется от оптической оси на угол 2с6 . Ему соответствует луч 11, который, прой дя объектив 5 под углом 2 oL к оптической оси и последовательно отразившись от верхней и нижней граней отражателя 7, под тем же углом 2 сС к оптической оси возвращается в объ ектив. В плоскости, проходящей чере оптическую ось и ребро отражателя 7,луч 11 образует промежуточное из ображение 3 . марки. Этому изображению соответствуют два мнимых изображения 3 и 3/, расположенны в плоскости на пересечении соответственно падающего 11 и отраженного И лучей с этой плоскостью. Исходящий от изображения З луч 12 составляет с осью угол 2dt поскольк мнимые изображения з1 и 3 одинаково удалены от оптической оси. Угол падения луча 11 на зеркало 6 равен 3с6. Отразившись от зеркала 6, луч 11 имеет угол наклона к оси, равный 4d. После отражения от зеркала 6 луч 11 попадает в объектив и образует в плоскости Р наблюдаемое изображение З марки, положение которого определяется лучом 13, составляющим углом 4ct с оптической осью. Таким образом, чувствительность автоколлиматора, пропорционал на учетверенному фокусному расстоянию объектива. При измерении линейных отклонений вогнутого сферического зеркала б между объективом 5 и зеркалом 6 проходит СХОДЯ1ЦИЙСЯ пучок лу-чей. При этом центр кривизны зеркала б совмещен с передней плоскостью Р изображения автоколлиматора. В остальном ход лучей на фиг. 3 повторяет ход лучей на фиг. 1. На фиг. 4 осевой луч 14 от марки 3 падает на зеркало 6, оптическая ось которого смещена от оси автоколлиматора на расстояние перпондикулярно оси и ребру отражателя 7, В плоскости Р луч 14 образует промежуточное изображение 3 марки, которое далено от зеркала 6 на расстояние 2,где f - фокусное расстояние зеркала 6. Отраженный от зеркала 6 луч 14 в плоскости Р на расстоянии Е от оси зеркала образует изображение 3 марки. В плоскости pj ему соответствует изображение 3 , которое определяется по главному 15, исходящему из изображения 3J , которое от оси автоколлиматора удалено на расстояние 2g . Луч 15 отргшается от нижней и верхней граней отражателя 7, образуя промежуточное мнимое изображение и направляется снова в объектив 5. На плоскости Р изображению соответствует изображение 3 марки. Его положение определяется лучом 16, исходящим из мнимого изображения 3 . Мнимое изображение 3 , как -и 3 , удалено от оптической осп на величину Луч 16 отражается от зеркала С в виде луча 16 , который в плоскости Р образует изображение и направляется в объектив, В плоскости Р этот луч образует изображение 3, удаленное от оси на величину В, Положение изображения 3 определяется по главному лучу 17, который исходит из изображения , удаленного от оси автоколлиматора н,а величину 4 С . Величина Ропределяется формулой: Таким образом, чувствительности предлагаемого автоколлиматора вдвое выше, чем у известного. При сохранении чувствительности автоколлиматора на уровне известного его размеры уменьшаются благодаря возможности вдвое уменьшить фокусное расстояние объектива,

АВТОКОЛЛИМАТОР, содержащий осветитель, марку, светоделитель, объектив, внешнее зеркало, устройство регистрации автоколлимационного изображения марки с системой отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен прямоугольным двугранным отражателем, отражающие грани которого обрац.ены к объективу, ребро отражателя расположено в одной плоскости с осью автоколлиматора и центрюм марки и имеет по крайней мере одну оОцую точку с плоскостью изображения, при этом отражатель и светоделитель расположены симметрично относительно оси автоколлиматора. 4j Л 00 а: