Фотоэлектрический преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G01B11/00 

на вторую входную грань второго поляризационного призменного светоделителя 8с Двухканальный амплитудный модулятор 6 обеспечивает амплитудную модуляцию первого и второгр пучков лучей в противофазео После второго поляризационного призменного светоделителя 8 первый и второй пучки лучей соединяются в один и попадают на входную грань третьего поляризационного призменного светоделителя 9, установленного в приемном блоке

2 так

что его плоскость поляризации составляет угол 45 с плоскостями поляризации первого 4 и второго 8 поляризационных призменных светоделителей. Пучки лучей, разделенные третьим поляризационным призменным светоделителем 9, падают на первьм 10 и второй 11 координатно-чувстви- тельные фотоприемники, выходной сигнал которых пропорционален трем угловым и двум линейным координатам объекта измерения. 1 ил.

Изобретение относится к измери- - тельной технике и может быть использовано для измерения положения объекта. Целью изобретения является повышение информативности путем одновременного измерения положения объекта по пяти координатам за счет измерения координат двух пучков лучей, поляризованных во взаимно перпендику; лярных направлениях и промодулирован- ных по амплитуде в противофазе, с помощью двух координатно-чувствитель- ных фотоприемников, расположенных относительно выходных граней поляризационного призменного светоделителя на разных расстояниях. Пучок лучей лазера 3 разделяется поляризационным призменным светоделителем А на два пучка лучей, поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях. Первый пучок лучей проходит через первый канал двухканального амплитудт ного модулятора 6 и, отразившись от зеркала 7, .попадает на входную грань второго поляризационного призменного светоделителя 8о Второй пучок лучей, отразившись от зеркала 5, проходит через второй канал двухканального амплитудного модулятора 7 и попадает У (Л Z f X 00 со ts:

1

Изобретение относится к измери- ;тельной технике и может быть использова iHo для измерения положения объекта. ; Цель изобретения - повышение ин- формативности путем одновременного измерения положения объекта по пяти координатам за счет измерения коор- 1динат двух пучков лучей, поляризо- |ванных во взаимно перпендикулярных направлениях и промодулированных по амплитуде в противофазе с помощью |двух координатно-чувствительных фо- |топриемников, расположенных на раз- |ных расстояниях от выходных граней поляризационного призменного свето- : делителя.

На чертеже представлена функциональная схема фотоэлектрического преобразователя .

Фотоэлектрический преобразователь содержит формирователь 1 пучка лучей и приемный блок 2, предназначенный для скрепления с контролируемым объектом. Формирователь 1 пучка лучей выполнен в виде лазера 3, поляризационного светоделителя 4, плоского зеркала 5, оптически сопряженного с поляризационным призменным светоделителем 4, двухканального амплитудного модулятора 6, первый и второй каналы которого оптически сопряжены соответственно с поляризационным светоделителем 4 и плоским зеркалом 5, второго плоского зеркала 7, оптически сопряженного с первым каналом двухка- нального амплитудного модулятора 6, второго порялизационного светодели

теля 8, оптически сопряженного с вторым плоским зеркалом 7 и вторым каналом двухканального амплитудного модулятора 6 о Плоскости поляризации поляризационных светоделителей 4 и 8, выполненных, например, в виде поляри- завдонных призм Рошона, Сепармона и тому подобных параллельных между собой, составляют угол 45 с плоскостью поляризации пучка лучей лазера 3.

Приемный блок 2 выполнен в виде третьего поляризационного светоделителя 9, входная грань которого оптически сопряжена с вторым поляризационным светоделителем 8, первого 10 и второго 11 координатно-чувствительных фотоприемников, оптически сопряженных соответственно с первой и второй выходными гранями третьего поляризационного светоделителя 9 и установленных на разных расстояниях от его вьпсодных граней.

Плоскость поляризации третьего поляризационного призменного светоделителя 9 составляет угол 45 с плоскостями поляризации первого 4 и второго 8 поляризационных светоделителей.

Пучки лучей лазера 3 разделяются поляризационным светоделителем 4 на два пучка лучей, плоскости поляризации которых взаимно перпендикулярны. Первый пучок лучей после поляризационного светоделителя 4 проходит через первый канал двухканального амплитудного модулятора 6, отражается от

второго плоского зеркала 7 и попадает во второй поляризационный светоделитель. Второй пучок лучей после поляризационного светоделителя 4 отражается от первого плоского зеркала 5, проходит через второй канал двухканального амплитудного модулятора 6 и попадает на второй поляризационный светоделитель 8. Двухка- нальный амплитудный модулятор 6 поочередно прерывает пучки лучей, проходящие через два его канала. Таким образом, из второго поляризационного светоделителя 8 выходит один пучок лучей, состоящий из двух пучков лучей со взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации, промодули- рованных в противофазе. Третий поляризационный светоделитель 9 делит этот пучок лучей на два равных по интенсивности пучка лучей со взаим- но перпендикулярными плоскостями поляризации, образующими угол 45 с плоскостью поляризации поляризационных светоделителей 4 и 8. Разделенные третьим поляризационным светоделителем 9 пучки лучей падают на первый 10 и второй 11 координатно- чувствительные фотоприемники

В качестве координатно-чувстви- тельных фотоприемников возможно использование квадратных фотодиодов, ПЗС- матрицы и других фотоприемников обладающих чувствительностью к положению светового пятна и к его мощности.

Если оптическая ось приемного блока 2 совпадает с оптической осью формирователя 1 пучка лучей, а угол скручивания равен нулю (плоскость поляризации третьего поляризационного призменного светоделителя 9 расположена под углом 45° к плоскости . поляризации первого 4 и второго 8 поляризационных светоделителей), на площадке координатно-чувствитель- ных отоприемников 10 и 11 падают равные по интенсивности пучки лучей, и сигналы на их выходах равны -между собойо,

и ,u,

где и,, Uj,

и, и U4 - сигналы на выходе че- терых площадок первого координатно-чувстви- тельного фотоприемника 10;

3977204

и,, U2, Uj. сигналы на выходе четырех площадок второго координатно-чувствиgтельного фотоприемника 11.

Появление угла скручивания между формирователем 1 пучка лучей и приемным блоком 2 при совпадении их опти- 10 ческих осей приводит к тому, что плоскость поляризации третьего поляризационного светоделителя 9 не составляет угол 45 с плоскостями поляризации первого 4 и второго 8 по- 15 ляризационных светоделителей, при этом на координатно-чувствител.ьные фотоприемники 10 и 11 падают разные по интенсивности пучки лучей, и разность сигналов ли, с первого 10 и 20 второго 11 координатно-чувствитель- ных фотоприемников пропорциональна углу скручивания

ли, (u.,,+U4)-()

При смещении оптических осей фор- 25 мирователя 1 пучка лучей и приемного блока 2 сигналы uU., Ли,, iU и Л Uj на выходах соответственно первого 10 и второго 11 координатно- чувствительных фотоприемников про- 30 порциональны величинам линейного смещения по соответствующим координатам:

uUj (U,-и,) AUi (U,-и ,),

AU5(Ui-u4) ди(и;-и;,).

35

При повороте оптических осей формирователя 1 пучка лучей и приемного блока 2 на некоторый угол сигналы iUj и ли пропорциональны проекции 40 угла поворота на соответствующие оси координат:

U5 (U,-Uз)-(U,-Ui))

uU6(u.)-().

Таким образом, фотоэлектрический лс преобразователь обеспечивает измерение положения объекта по пяти координатам - трем угловым и двум линейным, перпендикулярным прямой, соединяющей формирователь 1 пучка лучей и приемный блок 2.

50

Фор.мула изобретения

фотоэлектрический преобразователь,

gg содержащий формирователь пучка лучей, выполненный в виде лазера,- светоделителя, плоского зеркала, оптически сопряженного со светоделителем, двухканального амплитудного модулятора.

5

первый и второй каналы которого оптически сопряжены соответственно со светоделителем и плоским зеркало второго плоского зеркала, оптически сопряженного с первым каналом двухк йального амплитудного модулятора, и второго светоделителя, оптически сопряженного с вторым плоским зеркалом и вторым каналом двухканального амплитудного модулятора, и приемный блок в виде первого фотоприемника.

отличающийся тем, что, с целью повьшения информативности путем одновременного измерения положения объекта по пяти координатам, он снабжен поляризационным светоде

5

лителем, установленным в приемном блоке так, что его входная грань оптически сопряжена с вторым светоделителем, а его первая выходная грань - с первым фотоприемником и вторым фотоприемником, оптически сопряженным с второй выходной гранью третьего поляризационного светоделителя, оба фотоприемника выполнены координатно-чувствительными и установлены на разных расстояниях от выходных граней поляризационного призменного светоделителя, а первый и второй светоделители выполнены в виде призменньгх поляризационных светоделителей .