Оптический компенсатор измерительного прибора Советский патент 1975 года по МПК G02B27/00 

1

Изобретение относится к оптикомеханической промышленности и может быть использовано в различных оптических приборах, например в оптических трубах, коллиматорах, автоколлиматорах, измерительных микроскопах и др.

Известны оптические компенсаторы измерительных приборов, содержащие две сферические положительную и отрицательную линзы с одинаковой оптической силой, причем одна из них установлена с возможностью линейного перемещения поперек оптической оси.

Известные устройства не обеснечивают компенсацию разворота с достаточной точностью. Устройства в виде угломерной шкалы в ноле зрения с непосредственным отсчетом по ней дают точность не выше 0,5 -f- 1 угловых минуты. Механические устройства для увеличения угла разворота отсчетной шкалы, например в виде червячного или рычажного механизмов вносят кинематические ошибки того же значения.

Для повышения точности измерения углов разворота в предлагаемом устройстве линзы выполнены цилиндрическими с образующими, параллельными среднему положению измеряемого штриха, причем одна из них установлена с возможностью разворота вокруг оптической оси прибора и снабжена индексом отсчета разворота.

На фиг. 1 изображена оптическая схема измерительного прибора с встроенном в него описываемым компенсатором; на фиг. 2 - схема компенсатора в увеличенном масштабе.

Измерительный нрибор содержит объектив 1, компенсатор, состоящий из линз 2 и 3, сетку 4, отсчетный индекс 5, линзы окуляра 6.

Компенсатор работает следующим образом.

Для измерения угла разворота сформированного в ноле зрения прибора вертикального штриха Л, связанного с наблюдаемым объектом или автоколлимационного, нужно совместить его с нанесенным на сетке прибора 4 двойными штрихами В. Это выполняется путем поворота одной из цилиндрических линз, например, составляющих компенсатор, имеющих одинаковую оптическую силу и параллельное щтриху А направление, вокруг оси 00 прибора в положение О/ О/ (см. фиг. 2). При этом луч, формирующий изображение точки С штриха, идущий на высоте г, отклоняется на угол б и смещается на сетке б а. Как известно из теории оптических приборов, при поперечном перемещении сферической линзы с большим радиусом R на малую сравнительно с R величину а образуется преломляющий

клип А -- -- , отклоняющий проходящий луч на угол (п - 1) - . Это положение применимо и к действию цилиндрической линзы в перпендикулярной к оси линзы (сагиттальной) плоскости (см. фиг. 2). Поскольку поперечное смещение а определяется расстоянием г интересующей нас точки от оси прибора и углом поворота линзы, то можно написать а г Sin а. При этом из-за смещения оси OiOi цилиндрической линзы 3 в точке С образуется преломляющий клин Д : -sina-cosot, где cos а учитывает проекцию клина А на перпендикуляр к направлению штриха А. Поскольку линзы компенсатора имеют цилиндрическую форму, то плоскость клина А всегда направлена к оси линзы, а угол клина нропорционален расстоянию от оси. Поэтому направление и величина клина могут быть представлены в виде вектора, перпендикулярного оси линзы, подобно изображенному на фиг. 2 клину А. Линейное смещение б а изображение точки С на сетке 4 будет равно: оа (д - 1) - sin а cos а /, где I-- расстояние от компенсатора до сетки. Угол поворота Y изображения штриха А очевидно равен Зй,.,,/. Т - или 1(п)- sinceCOS а R R И не зависит от г, что показывает отсутствие искажений прямолинейности изображения щтриха. При малых углах а можно зависимость у от а считать линейной: Т ( - 1) Y « Например, при а 10° отступление от линейности составляет менее 2%, которое, кстати, можно учесть при нанесении щкалы. Имея ввиду, что отсчет углов а по угломерной шкале сетки и индексу может быть произведен до 1 ч- 2 угловых минут, задавшись рабочим углом разворота линзы, равным ±10° при диапазоне измерения ±10, можно получить точность измерения 1 - 2 угловых секунд. Таким образом, углы разворота измеряют так называемым нулевым методом путем совмещения сформированной в поле зрения прибора линии или штриха с нанесенными на сетке двойными щтрихами. Необходимый для этого точный доворот щтрпха выполняется компенсатором, одна из линз которого при этом поворачивается на угол в 50 ч- 100 раз больший, чем измеряемый, что позволяет получить удобный и точный отсчет измеряемого угла, отвечающий точности совмещения штриха с двойными штрихами. Формула изобретения Оптический компенсатор измерительного прибора, содержащий две одинаковой оптической силы положительную и отрицательную линзы, измерительную шкалу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения углов разворота, шкала выполнена круговой, а линзы выполнены цилиндрическими с образующими, параллельными среднему положению измеряемого штриха, причем одна из них установлена с возможностью разворота вокруг оптической оси прибора и снабжена индексом отсчета углов разворота. фуг. 2 fTtrf ft л