ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК УГЛА Советский патент 1971 года по МПК G02B27/30 

Изобретение относится к оптико-электронным следящим устройствам, которые могут быть использованы в различных областях науки и техники, например в приборах ориентации космических аппаратов, в контрольно-измерительной технике и т. д.

Известные датчики угла с разделительной усеченной пирамидой и несколькими фотоприемниками, выдающими сигнал о смещении изображения объекта относительно верщины пирамиды, не обеспечивают линейности выходной характеристики из-за изменения параметров фотоприемников с течением времени.

Предлагаемый датчик отличается от известных тем, что в нем использован дополнительный фотоприемник, регистрирующий с помощью дополнительного светоделительного элемента световой поток, прощедщий через основания пирамиды и включенный в среднюю ветвь Т-образного контура, симметричные ветви которого образованы резисторами, включенными во входную диагональ измерительного моста.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема датчика; схема включения-на фиг. 2.

Датчик содержит оптическую систему / формирования изображения источника света 2, автоколлимационное зеркало 3, светоразделительную пирамиду 4 с фаской на верщине, светоделительный элемент 5, фотоприемники 6-8,

два из которых включены в измерительную мостовую схему, а один в среднюю ветвь Т-образного контура, симметричные ветви которого образованы резисторами, включенным во входную диагональ измерительного моста.

Нить накала источника света проецируется конденсором в верщииу прямоугольной пирамиды с небольщим перекрытием. Две боковые

грани пирамиды посеребрены, а основапие и квадратная фаска в ее вершине прозрачны. Вершина пирамиды находится в фокальной плоскости объектива, поэтому вышедшие из объектива лучи попадают на зеркало 3, параллельным пучком и, отразившись от него, направляются обратно в систему и на фотоприемники. Если угол поворота зеркала равен нулю, т. е. плоскость зеркала перпендикулярна оптической оси объектива, то в идеальном

случае (при отсутствии дифракционных явлений, аберраций и т. д.) автоколлпмационное изображение фаски точно совпадает с самой фаской. На фотоприемники, включенные в плечи мостовой схемы, в этом случае излучение

не попадает, а на фотоприемник, включенный в среднюю ветвь контура, попадает максимум излучения. Место располол ения последнего фотоприемника и параметры устанавливаемого перед ним конденсора подбираются таким

светочувствительной поверхности была равна площади самой фаски пир;-миды.

Параметры моста и Т-образной схемы подбираются так, чтобы сигнал на выходе моста был равен нулю нри нулевом рассогласоваипн. Когда зеркало поворачивается, то изображение фаски смещается, и излучение попадает па боковые грани, вызывая засветку одного пз фотоириемников, включеппых в плечи мостовой схемы. Количество отражеиного от гюлуирозрачного зеркала излучения, нспадаюпл,сго на фотонриемник, включешый в среднюю ветвь контура, уменьшается, вызывая тем самым функциональное изменение велнчпиы питающего нанряжения моста.

Вследствие этого величина выходного сигнала ирямо пропорциональна величине светового потока, подающего на другие фотоприемники. (Известно, что выходной сигнал с из.мерительного моста представляет собой ирямо иропорциональную функцию питапия моста). Таким образом, сделав питаипе моста управляемым, можно воздействовать на выходной

сигнал, изменяя его нелинейность в широких пределах измепеипя измеряемого сигнала.

Предмет изобретения

Оптико-электронный датчик угла, содержащий автоколлимаинопную оптическую систему со спетоделптельиым элементом в виде усечспиой пирамиды с зеркальными гранями и двух фотопрпемииков, размещенных в иучках лучей, отраженных от грапей пирамиды, и включенных в мостовую схему, отличающийся тем. что, с целью линеаризации выходной характеристики выходного сигнала датчика в широком диапазоне, между конденсором и усечеиной пирамидой установлен дополнительный светоделительиый элемент, направляющий световой поток, прошедший через основания пирамиды, к фотоприемнику, включенному в средиюю ветвь Т-образиого контура, симмет 5ичпь е ветви которого образованы включенными во входную диагональ измерительной мостовой схемы резисторами.