Дискретный измеритель смещения светового пятна от оси визирования Советский патент 1980 года по МПК G01B11/00 

(54) ДИСКРЕТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СМЕЩЕНИЯ СВЕТОВОГО ПЯТНА ОТ ОСИ ВИЗИРОВАНИЯ

1

Изобретение относится к фотоэлектрическим измерителям смещения светового луча с оптической оси и может быть ,использовано в цифровых фотоэлектрй- с ческих следящих системах, а также в сканирующих системах, в координаторах цели и других аналогичных устройствах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является in ; дискретный измеритель смещения свето-;. вого.пятна от оси визирования, содержащий фотоприемник с квадратной светочувствительной поверхностью, электJ oнный коммутатор, реверсивные C4eT4H,jки и соединенные с их входами логи- - черкие схемы синхронизации 11j.

Однако известный измеритель определяет координаты светового пятна только в пределах светового -пятна/ Причем даже в этих пределах статическая характеристика измерителя смещения нелинейная, особенно при значительных отклонениях светового луча от оси визирования. Нелинейность характерис-. тики обусловлена неравномерностью засветки квадрантов и неидентичностью каналов. ,

Цель изобретения - расширение диапазона измерения координат и увеличение .точности.. 30

Пос-тавленная цель достигается тем, что измеритель снабжен фотоприемником с прямоугольной светочувствительной поверхностью, расположенным на одной прямой, параллельной одной из координатных осей, с фотоприемником с квад-ратной светочувстаительной поверхностью, блоком логики, входы которого соединены с вьтходами фотопрИемников, а выходы - со входами соответственно электронного коммутатора и логических схем синхронизации, и 2 N оптически связанными каскадами отклонения светового луча, каждый из которых вйполнен из кристалла с двойным лучепреломлением и .электрооптического переключателя, подключенного к выходу электронного коммутатора, -направление отк.понения светового луча у всех первых кристаллов в каждой паре .совпадает с одной из координатных о.сей, у вторых кристаллов - с другой координатной осью, а толщина каждой пары кристаллов с двойным лучепреломлением выбрана из условия ,

.

Т., 2 L ,

толщина первой пары

где Т.|

кристаллов,

i 1, 2,...,N

номер пары кристгиллов.

737781

. На . 1 представленафункциональная схема измерителя; на фиг. 2 пример размещения фотоприёмников; на , фиг о 3 - пример выполнения блока логики при N 4; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу блока логики.

Измеритель содержит блок 1 из 2 N оптически связанны} каскадов отклонения светового луча, включающий набор кристаллов 2-5 с двойным лучепреломлением и электрооптические переключатели 6-9, Все первичные кристаллы в каждой паре кристаллов с двойным лучепретюм лением имеют направление отклонения св;ётового луча, совпадающее с осью Y, а вторые - с осью X. Толщина каждой пары кристаллов выбрана из условия.

Т,

Т:

- толщина первой пары где Т,

кристаллов, 1 1,2,.,.,N- номер пары кристаллов .

Все электрооптическиё переключатели, работающие на основе продольного электрооптического эффекта Покельса, связаны через электронный коммутатор 10 с источником 11 питания. Элёктронный коммута1тор 10 с эстоит из ключей 12-15, которые своими входами подключены к блоку 16 логики. Входы блока 16 логики соединены с фотоприемниками 17 и 18 и генератором 1У импульсов , а выход - со входами логических схем 20, 21 синхронизации реверсивных счетчиков 22, 23,,

Фотоприемники 17 и 18 (фиг. 2) расНЬлджёны на прямой, параллельной оси X, На расстоянии У -у d от оси визирования, где d - шаг дискретизации светового пятна, определяемый из выражения d СМ , причем Е- толщина кристалла с двойным лучепреломлением, а f- угол между обыкновенным и необыкновенными лучами; Фотоприемник 17 имеет квадратную форму, а фотоприемник 18 - прямоугольную. Пример реализации блока 16 логики содержит два логических блока 24 и 2Ь, выходы которых связайЁГи элект|зоннь1м коммутаторам 10 и логическими схемами 20, 21 синхронизации (фиг. 3J . Логический блок 24 состоит из триггеров 26-30 и элементов 31-34 И, Единичные . выходы триггеров 27-30глогичес

.кого блока 24 через ключи К

к подк 1ючены к электрооптическим переключателям П - ГГ, з& которыми расположены кристаллы с двойным лучепреломлением, отклоняющие световой луч в нап равлении Y (фиг. 2, 3) . А Единичные выходы триггеров логического блока 2Ъ подключены через -ключи К4 К к электрооптическим переключателям П4 - П , за которыми расположены кристаллы с ДВОЙНЫМ лучепреломлением.

отклоняющие световой луч в направлении X. Элементы ЗЬ ИЛИ-НБ, 36 И, 37 НВ связаны с фотоприемниками 17 и ДЬ и логическими блоками 24, 2Ь.

Устройство работает следующим, обf разом.

В исходном состоянии в реверсивных счетчиках 22 и 23 (фиг. 1 и 3) введен цифровой эквивалент, равный импульсов, причем ко входам реверсивных счетчиков 22 и 23 подключены шины вычитания логических 20,, 21 схем синхронизации. Триггер 26 логического блока 24 находится в единичном со-, стоянии, а триггеры 2/ - 30 - в нул евом состоянии. В аналогичном состоянии находятся триггеры блока 2Ь. Пусть световое пятно находится в точке А с координатами X, Y (фиг . 2) . С фотоприемников 17 и 1й сигнал равен нулю, с приходом первого импульса от 0 генератора 19 элемент 34 И открывается. Этот импульс переводит триггер 26 в нулевое состояние. Сигнал перехода из единичного состояния в . нулевое переводит триггер 27 в 5 единичное состояние, что вызьгоа ет срабатывание ключа Кд, и к электрооптическому переключателю П. прикладывается напряже-ние источника питания Il (фиг. 4 а, б, Bj . На выходе электро D оптического переключателя П образуется луч, поляризованный под углом 90 относительно направлений поляризации первоначального луча. В результате этого луч света, пройдя через г кристалл с двойньл лучепреломлением ( как необыкновенный луч, смеирется вниз относительно своего первоначального положения на величину d, где d - шаг дискретизации, а из реверсивного счетчика 23 происходит вы0 итание одной единицы. С приходом второго импульса триггер 26 переходит в единичное состояние (фиг. 4 а, б) . Сигнал перехода триггера 26 из нулевого состояния в единичное, 5 проедя элемент 31 И, переводит триггер 2Ь в единичное состояние (фиг. 4 г; . Ключ К срабатывает, и к электрооптическому переключателю П прикладывается напряжение источника fiQ питания Il . На выходе электрооптического переключателя П образуется луч, поляризованный под углом 90 относительно поляризации первоначального луча. Б результате этого луч света, пройдя кристалл с двойным лучепреломлением () как необыкновенный луч, а через кристалл () как обыкновенный луч, откйоняется от первоначального положения на величину 2 d. При этом из реверсивного счетчика 23 вычитается единица. Аналогичный процесс продолжается до прцхода восьмого импульса. Реверсивный счетчик 23 перехо нулевое

состояние. Логичесдит в

кая схема 21. синхронизации подключает 5 к реверсивному 23 шину еложения..Далее процесс продолжается до момента засветки фотоприемника 17. Сигнал с фотоприемника 17 поступает на элементы ЗЬ ИЛИ-НЕ и 37 ,НЕ. Элемент 34 изакрьтается, прекращая доступ сигналов с генератора импульсов 19 на логический блок 24 и реверсивный счетчик 23, а элемент J6 И откры вается, и сигналы с генератора 1У им пульсов начинают поступать в лргичест кий блок 25,. где происходит процесс, аналогичн.ъай рассмотренному. В момент засветки фотоприемника 18 элемент 36 И прекращает доступ сигналов с генератора 19 импульсов на логический блок 2Ь. В реверсивных счетчиках 22 и 23 записывается информация о координатах начального положения светового пятна. Знак отклонения светово го пятна от оси визирования определяется по,состоянию логических схем 20, 21 синхронизации. Достоинством предложенного Технического решения является возможнс сть ввода информации о положении светового пятна относительно оси визирования непосредственно в цифровую вычислительную машину без предварительной об работки сигнала и расширение диапазона измерения координат. Причем точность измерения координат этим устройством не зависит от величины смещения светового пятна от оси визирова ния, а определяется шагом дискретизации. Формула изобретения Дискретный измеритель смещения све тового.пятна от оси визирования, содержащий фотоприемник с квадратной светочувствительной поверхностью, электронный коммутатор, реверсивное счетчики и соединенные с их входами логические схемы синхронизации, о, т.личающийся тем/ что, с це- ; лью расширения диапазона измерения координат и увеличения точности, он снабжен фотоприемником с прямоугольной светочувствительной поверхностью, расположенным на одной прямой, параллельной одной из координатных осей, фотоприемником с квадратной светочувствительной поверхностью, блоком логики, входы которого соединены с выходами фотоприемников, а выхода со входами соответственно электронного коммутатора и логических схем синхронизации, и 2 N оптически связанными каскадами отклоненйяС светового луча, каждый из которых выполнен из кристалла с двойным лучепреломлением и элекТрооптического переключателя, / подключенного к выходу электронного коммутатора, направление отклонения светового луча у всех первых кристаллов в каждой паре совпадает с одной из координатных йсей, у вторых кристаллов-с другой координатнойосью, а толщина каждой пары кристаллов с Дв.ойным лучепреломлением выбрана из условия т. где -Г. - толщина первой пары кристаллов, i 1,2,...,N - номер пары кристал лов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 3JlJ4b, кл. G u.i S 1/1Ь, 1972. (прототип; .

С

в

(7 Фиг. 2 26 г .3 28 32 29

-iSjiit-« w-,,i-:,.- г,1 П$ 1/4 1 П§ t .2

25

21

TTFT

Т - - - - J3 JO I II

МИИАЙЛЛЛЛЛИЛ

«Нпп

в)

г)

пп

гп

Фиг. 4