Патент ссср 410251

 

|)

О П И O "А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

410251

Союз Советекитт

СОциапистнмеских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹ 200811

Заявлено 19.Х1.1971 (№ 1716559/25-28) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05.1.1974. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 8Л .1974

М. Кл. б 01с1 3/06

Государственнь|й иомитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий

УДК 531.715.27(088.8) Авторы изобретения

Б. Я. Карасик, А. А. Антонов, М. А. Антонов, Р. И. Волков, В. П. Кудинов и Г. С. Маркова

Заявитель

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗИРОВАНИЯ

Изобретение служит для точной регистрации линейного перемещения и применяется в оптико-механических приборах, например, в фотоштампах при мультиплицировании в процессе изготовления фотошаблонов.

Фотоэлектрическое устройство для визирования по основному авт. св. № 200811 содержит оптическую систему для формирования изображения объекта, например штриха шкалы, модулятор светового потока (колеблющаяся щель или модулирующая маска) и фотоэлектрический регистратор.

Между модулятором и фотоприемником установлена диафрагма в виде маски с двумя прозрачными зонами, смещенными на равные расстояния от средней линии диафрагмы, принимаемой за ось наведения в противоположные стороны.

В известном устройстве измерение перемещения осуществляется по штриху шкалы. Для облегчения обработки сигнала и повышения точности используется модуляция световых потоков, проходящих через прозрачные зоны диафрагмы.

Однако, во-первых, визирование и регистрация линейного перемещения по одному штриху требует высокой точности нанесения штрихов, так как случайные ошибки в положении штриха полностью входят в ошибку отсчета; во-вторых, при модуляции в направлении регистрируемого перемещения необходима высокая точность изготовления диафрагмы и модулирующей маски. Неизбежные технологические ошибки изготовления приводят к нелинейным искажениям сигнала, появлению квадратурной составляющей.

Амплитуда колебаний модулирующей маски определяется параметрами диафрагмы и других деталей и, как правило, должна быть

10 большой, что увеличивает потребление энергии.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что, с целью повышения точности регистрации, в прозрачные зоны диафрагмы введены непрозрачные штрихи, шаг которых равен шагу штрихов шкалы, модулирующая маска установлена так, что направление ее колебаний перпендикулярно направлению регистрируемого перемещения, а амплитуда колебаний модулирующей маски меньше половины прозрачной зоны диафрагмы.

На фиг. 1 датта схема описываемого устройства: па фиг. 2 — диафрагма; на фиг. 3— схема наложения модулирующей маски и диафрагмы на измерительную шкалу; на фиг. 4—

6 — эпюры сигналов.

На ножке камертона 1, приводимого в движение камертонпым генератором 2, закреплена модулирующая маска 3, например непро30 зрачная шторка, границы которой в среднем положении делят пополам прозрачные зоны диафрагмы 4.

Из: ерительная шкала 5 представляет собой стеклянную пластину, на которую нанесен растр с прозрачными и непрозрачными штрихами равной ширины. В прозрачные зоны диафрагмы дополнительно введены непрозрачные штрихи, шаг которых равен шагу штрихов измерительной шкалы, причем штрихи в верхней зоне диафрагмы смещены относительно штрихов в нижней зоне соответственно смещению самих прозрачных зон (см. фиг. 2).

Рабочая зона устройства равномерно освещается осветителем 6. Световой поток, проходящий через оптические детали устройства, падает на фотоприемник 7.

Камертон 1 приводит в движение модулирующую маску 3, которая в крайних положениях не полностью перекрывает прозрачные зоны диафрагмы. Благодаря этому модуляция светового потока, проходящего через каждую из прозрачных зон, происходит по синусоидальному закону.

Если измерительная шкала 5 расположена относительно диафрагмы 4 так, что через обе прозрач ыс зоны диафрагмы проходят равные световые потоки Ф и Ф, то при колебаниях модулиру;ощей маски на фотоприемник поступает световой поток Ф„складывающийся из двух равных, но противоположных по фазе световых потоков. Суммарный поток Ф, в этом случае не имеет переменной составляющей (см. фиг. 4).

Смещение центра колебаний модулирующей маски приводит к изменению уровней Ф > и

Ф постоянной составляющей потоков Ф и

Ф, проходящих через прозрачные зоны диафрагмы (см. фиг. 5).

Однако суммарный световой поток Ф„падающий на фотоприемник, не изменяется, переменной составляющей не будет, и, следовательно, смещение оси модулятора не влияет на точность визирования.

При смещении измерительной шкалы вправо или влево амплитуды переменных составляющих световых потоков Ф и Ф различны, и суммарньш поток Ф, окажется промодулированным.

410251

Амплитуда переменной составляющей Ф„. определяет величину смещения измерительной шкалы, а фаза — направление смещения (см. фиг. 6), 5 Предлагаемое устройство обладает высокой чувствительностью, определяемой в основном пороговой чувствительностью фотоприемника.

Так, например, если применить решетку на измерительной шкале с шагом 3=0,2 мм, освети10 тельное устройство, которое дает светово" поток через оптическую систему Ф,=10 — люм (эти параметры соответствуют реальным в датчике АФШ-451-В при использовании лампы СЦ80), а в качестве фотоприемника — фо15 тодиод ДФ-7К, то при смещении шкалы на

600,01 мкм=0,001 10 — мм, амплитуда переменной составляющей суммарного потока будет

0,01 10

20 — — 0,2 .10- =

= 5 10-8 (лм, что соответствует порогу чувствительности фотодиода.

В большинстве случаев измерение перемещения с более высокой чувствительностью не требуется.

В случае необходимости можно повысить чувствительность устройства за счет примене30 ния фотоприемника с более низким порогом чувствительности, например фотоэлектронного умножителя, или увеличения светового потока осветителя при том же фотоприемнике.

Предмет изобретения

Фотоэлектрическое устройство для визирования по авт. св. № 200811, о тл и ч а ю щ е е с я

40 тем, что, с целью повышения точности регистрации, в прозрачные зоны диафрагмы введены непрозрачные штрихи, шаг которых равен шагу штрихов шкалы, модулирующая маска установлена так, что направление ее колебаний

45 перпендикулярно направлению регистрируемого перемещения, а амплитуда колебаний модулирующей маски меньше половины прозрачной зоны диафрагмы.

410251

Фиг Б

Составитель Лобзова

Техред Т. Ускова

Корректоры: Л. Корогод и А. Николаева

Редактор В. Дибобес

Подписное

Тапография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1064/13 Изд. № 334 Тираж 760

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5