1
Изобретение относится к фотоэлектрическим системам и предназначено для точного измерения линейных перемещений, например, в инструментальных микроскопах, проекторах, а также в отсчетных устройствах станков.
Известно фотоэлектрическое устройство для измерения линейных перемещений, содержащее осветитель с конд.енсором, растровую щкалу, оптическую систему, фотоприемники для получения отсчетных электрических сигналов и электронную схему обработки этих сигналов.
Оптическая система предназначена для совмещения изображения щтрихов щкалы с продолжением самих же щтрихов в пределах одного и того же участка щкалы и содержит две разделительные призмы, одну отражающую призму, линзы и три канала с объективом в каждом канале.
Два объектива имеют специальную подвижку для получения необходимого сдвига по фазе.
Недостатком таких устройств является сложность конструкции и юстировки.
Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено разделительным приспособлением, расположенным в плоскости изображения щтрихов растровой щкалы и делящим это изображение на две части, взаимно сдвинутые на 1/4 щага. Разделительное приспособление выполнено в виде двух плоскопараллельпых пластин, скрепленных онтнческим контактом нод углом, обеспечивающим сдвнг частей на 1/4 щага. Такое выполнение упрощает конструкцию и юстировку устройства.
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого фотоэлектрического устройства; на фиг. 2 - конструкция разделительного приспособления; на фиг. 3, 4 - картины совмещения изображения щтрихов с плоскостью штрихов шкалы.
Фотоэлектрическое устройство содержит осветитель 1, конденсор 2, растровую шкалу 3,
оптическую систему, состояндую из двух объективов 4, отклоняюн-1ую призму 5, разделительную призму 6, разделительное нриснособпение 7, линзы 8 и 9, ромбические призмы 10, 11, фотонриемннки 12 для получения отсчетных электрических сигналов, фотоэлемент 3, выдающий электрический сигнал для автоматической стабилизации общего светового нотока, и электронную схему обработки этих сигналов (не показана). На фиг. 1 детали 7 и
10 новернуты на 90°.
Устройство работает следуюпд,нм образом. Освещаемая источником света (осветителем 1) часть щтрихов (примерно половина их длины) растровой П1калы 3 (на фиг. 3 эта
часть обозначена цифрой I) через призмы 11,
6 и 5 проектируется объективами 4 на продолжение штрихов того же участка растровой шкалы (на фиг. 4 они обозначены цифрами II и III). Разделительная призма 6 служит для выделения части обш,его светового нотока, подаваемого на фотоэлемент 13, который, выдавая электрический сигнал через обратную связь, стабилизирует величину общего светового потока, исходяш,его от осветителя. Разделительное приспособление 7 предназначено для разделения изображения поля, даваемого объективами 4, на две одинаковые части, сдвинутые одна относительно другой на 1/4 шага.
Тем самым электрические сигналы, снимаемые с фотоприемников 12, сдвинуты по фазе на 90°, что обеспечивает реверсивный отсчет величины перемеш,ения.
Разделительное приспособление (фиг. 2) состоит из двух плоскопараллельных пластин, соединенных между собой оптическим контактом так, что образуют определенный угол между нормалями к своим плоскостям. Толш,ина и угол взаимного наклона пластин подбираются таким образом, чтобы одна половина изображаемого поля оказалась смещенной относительно другой половины поля на 1/4 шага (фиг. 4). Смещение световых пучков, даваемое одной наклонной пластинкой при небольшой величине наклона, определяется по известной формуле
- I -1 1 -
п
где ai - смеш,ение пучков; di - толщина пластины; ii - угол наклона пластины; п -показатель преломления стекла нластины.
Соответственно вторая пластина даст сме щение
, . и -1
ttf ajjj .
п
Общее взаимное смещение пучков при одинаковой толщине обеих пластин, изготовленных из одинакового сорта стекла
(i, + /2) -- ,
является величиной ностоянпой, независимой от небольших наклонов всего нриспособления. Точно изготовленное такое приспособление автоматически создает необходимый сдвиг по
фазе и делает излишним юстировочные подвижки объективов 4. Кроме того, оно обеспечивает постоянство этого сдвига независимо от растройства положения объектива. Так как небольшие наклоны и сдвиги приспособления
не вызывают никаких растройств по фазе, то система в этом отношении является нерастраиваемой.
При перемещении растровой шкалы изображения освещенной части щтрихов, проектируемые объективами на продолжение щтрихов того же участка растровой шкалы, движутся навстречу самим штрихам и периодически открывают доступ световому потоку па фотоприемники для получения отсчетных электрических сигналов, через усилитель и электронную схему обработки сигналов поступают на отсчетное устройство прибора.
Предмет изобретения
1.Фотоэлектрическое устройство для измерения линейных перемещений, содержащее осветитель с конденсором, растровую шкалу, оптическую систему, состоящую из призм, линз и объективов, фотоприемники для получения отсчетных электрических сигналов и электронную схему обработки этих сигналов, отличаю шее с я тем, что, с целью унрощения конструкции и юстировки устройства, оно снабжено разделительным приспособлением, расположенным в плоскости изображения штрихов растровой шкалы и делящим это изображение на две части, взаимно сдвинутые на 1/4 щага.
2.Фотоэлектрическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что разделительное
приспособление выполнено в виде двух плоскопараллельных пластин, скрепленных оптическим контактом под углом, обеспечивающим сдвиг частей на 1/4 шага.
1} 6
д 9 ij
Фиг i
fui I
i i.
Т
i
Фиг.З
