Растровая решетка Советский патент 1993 года по МПК G02B5/18 

Изобретение относится к оптике и контрольно-измерительной технике, в частности к растрам, решеткам, дифракционным решеткам, применяемым в качестве мер для воспроизведения единиц измерения, их кратных и дробных значений.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей растровой решетки за счет обеспечения возможности работы как в проходящих, так и в отраженных пучках.

На чертеже изображена растровая решетка со схемами освещения и фотоприема, где обозначено: 1 - растровая решетка; 2 - оптическое волокно (0В) или одножильный световод (ОЖС), 3 - каркас. 4 -отражающее покрытие (ОП), 5 - лазер, 6 - коллиматор, 7 -светоделитель, 8-двухщелевая диафрагма, 9 и 10 - первый и второй фотоприемники.

Растровая решетка 1 набрана из светопроводящих элементов 2 (0В или ОЖС), скрепленных с каркасом 3 и друг с другом цилиндрическими поверхностями. На одной из сторон решетки 1 на всю ее длину выполнено отражающее покрытие 4 в вид узкой дорожки шириной не более половины рабочей ширины решетки. В случае работы решетки с отраженными пучками освещающие пучки направляют на отражающее покрытие 4, а в случае работы на просвет - мимо него. В последнем случае устройство не отличается от прототипа.

В предложенном техническом решении схему освещения и фотоприемники располагают с одной стороны растра. Схема освещения включает в себя лазер 5, последовательно за которым размещены коллиматор 6 и светоделитель 7. В конусе интерферирующих пучков S1 и S2 размещена двухщелевая диафрагма 8, центры щелей

С

оо

кэ

о

.которой смещены друг относительно друга приблизительно на 0,5 диаметра 0В. Ширина щелей не превышает диаметра одного элемента. В этом случае в плоскости изображения, где размещены фотоприемники 9 и 10, формируются две независимые интерференционные картины от двух соседних 0В.

Линейные измерения с помощью пред- ложенной растровой решетки осуществляют следующим образом. Решетка 1 устанавливается на подвижной каретке (не показана) измерительной машины и освещается двумя сходящимися пучками S1 и S2, сформированными осветительной системой, включающей лазер 5, коллиматор 6, светоделитель 7 и двухщелевую диафрагму 8. Пучки взаимодействуют друг с другом в плоскости решетки с образованием интерференционных полос с пространственным шагом

sin (а/2),

где Я - длина волны излучения, а - угол между сходящимися пучками,

Так как в данном исполнении решетка эквивалентна коллективу периодически расположенных цилиндрических зеркал, то е плоскости анализа, где размещены фотоприемники 9 и 10, формируется увеличенное изображение интерференционных полос с шагом

,

где ft- коэффициент увеличения цилиндрического зеркала.

При движении решетки 1 в направлении v происходит смещение интерференционных полос относительно неподвижных фотоприемников 9 и 10 и их фотоэлектрический счет. Обработка фотоэлектрических токов может осуществляться хорошо известными средствами. Величина перемещения,как и в обычном интерферометре, будет равна произведению цены полосы (в нашем случае Ј) на число N зарегистрированных полос.

В лаборатбрных условиях для построения растровой решетки использовались од- ножильные световоды диаметром d 730 мкм с предварительно нанесенным на одну сторону зеркальным покрытием (AI). После этого световоды укладывались на каркас и скреплялись с ним с помощью клея (компаунд кремнийорганический КЛТ-30, обеспе- чивающий наряду с механической

прочностью так же гибкость конструкции). Решетка монтировалась на подвижной од- нокоординатной каретке, имеющей аэростатическую подвеску и привод от

5 линейного асинхронного двигателя с контролем перемещения по линейному интерферометру 4. В качестве источника света применяется малогабаритный лазер ЛГН- 207А. коллиматор с коэффициентом увели10 чения 5Х. Теоретическая цена Јт интерференционной полосы, рассчитанная по (1), составила величину 1,9916763 мкм. При перемещении каретки одновременно велся счет импульсов N1 с интерферометра

15 (дискретность отсчета Я /8) и импульсов N2 с преобразователя на предложенной растровой решетке. По достижении N1 10 перемещение прекращалось, фиксировалось N2 и вычислялось действительное зна20 чение Eg . Многократно повторенные измерения дали результат 1,99239 мкм.

Расхождение ед с теоретическим значением Јт связано с точностью выставления угла а между интерферирующими пучками

25 м является котировочной величиной. Макетирование показало эффективность предложенной решетки, ее конкурентоспособность с интерферометрами.

Изобретение может найти широкое

30 применение в машиностроении для измерения больших (единицы метров) перемещений как линейных, так и криволинейных траекторий.

Экономический эффект может соста35 вить несколько десятков тысяч рублей за счет модернизации имеющихся растровых преобразователей, расширения их функциональных возможностей.

40 Формулаизобретения

Растровая решетка, содержащая подложку в виде гибкой ленты с периодической структурой, выполненной в виде одинаковых цилиндрических светопроводящих эле45

50

55

ментов, приставленных друг к другу цилиндрическими поверхностями без зазора и закрепленных на гибкой ленте, отл ичающая с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно на одной из сторон на всей длине решетки нанесено отражающее покрытие в виде узкой полосы, ширина которой не превышает половины рабочей поверхности решетки.

Использование: растры, решетки, дифракционные решетки, применяемые в качестве мер для воспроизведения единиц измерения, их кратных и дробных значений. Сущность изобретения: в растровой решетке, содержащей подложку в виде гибкой ленты с периодической структурой, выполненной в виде одинаковых цилиндрических светопроводящих элементов, приставленных друг к другу цилиндрическими поверхностями без зазора и закрепленных на гибкой ленте, дополнительно на одной из сторон на всей длине решетки нанесено отражающее покрытие в виде узкой полосы, ширина которой не превышает половины рабочей поверхности решетки. 1 ил.