SU1735713A1 - Устройство дл определени отклонени оси светового пучка от вертикали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к геодезическому приборостроению и может быть использовано при юстировке высокоточных лазерных приборов вертикального проектировани . Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет уменьшени  ошибок визировани , Изобретение содержит зрительную трубу 2, частично прозрачный плоский отражатель 4, установленный под углом 45° к оптической оси зрительной трубы 2, трехгранный отражатель 1, с входным окном, оптически сопр женный со зрительной трубой 2 через плоский отражатель 4, и гравитационное зеркало 3, отражающа  поверхность которого оптически сопр жена со зрительной трубой 2 через плоский отражатель 4 и трехгранный отражатель 1, который установлен с возможностью поворота вокруг оси, ортогональной плоскости входного окна, причем углы между его гран ми отличны от пр мых. 2 ил. Ј

Description

Изобретение относитс  к геодезическому приборостроению, в частности к оптическим устройствам, предназначенным дл  оценки и настройки вертикальности параллельных световых пучков, в том числе лазерных , и может найти применение в геодезии, экспериментальной физике, в приборостроении , например, при юстировке лазерных приборов вертикального проектировани  и их периодической поверке при эксплуатации .

Известны устройства, предназначенные дл  определени  отклонени  оси светового пучка от вертикали, основанные на принципе сравнени  положени  световых пучков, полученных при делении исследуемого пучка света посредством полупрозрачного зеркала и отражений от задатчика

горизонта и отражател  - зеркала, трипель- призмы, ориентируемого в пространстве строго определенным образом. К таким устройствам относитс  такое, например, как устройство, выполненное по схеме А.Хржа- новского (1). Оценка и настройка вертикальности светового пучка производитс  по отражению от зеркала, установленного строго вертикально, и отражению от искусственного горизонта при разделении пучка с помощью полупрозрачного зеркала, установленного под углом 45° к оптической оси зрительной трубы, настроенной на бесконечность . При этом в фокальной плоскости трубы формируютс  два сигнала в виде свет щихс  точек конечных размеров, при совмещении которых обеспечиваетс  вертикальность установки оси светового

xl ICJ СЛ VI

СО

пучка. Несовпадение точек при контроле положени  пучка измер етс  в угловой мере как отклонение от вертикали.

Известно также устройство (2), в котором в качестве отражател  и задатчика го- ризонта использована трипель-призма с цилиндрической боковой гранью. При контроле положени  светового пучка фронтальна  грань призмы строго горизонтируетс  и служит задатчиком горизонта. Сигнал, пол- ученный от этой грани, формируетс  в фокальной плоскости зрительной трубы в виде точки. Сигнал, полученный после отражени  от боковых граней, формируетс  в виде креста , с центром которого и производитс  со- вмещение точки при установке светового пучка в вертикальное положение или измер етс  отклонение от вертикали, оценива  в угловой мере рассто ние между изображени ми .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство (3), содержащее зрительную трубу, частично прозрачное зеркало, установленное под углом 45° к оптической оси зрительной трубы, и трехгранный отражатель, оптически сопр женный со зрительной трубой с помощью зеркала. В качестве опорного отражател  использована входна  грань трехгранного отражател , котора  строго горизонтируетс . Оценка отклонени  от вертикальности производитс  измерением рассто ни  между двум  изображени ми, полученными от входной и боковых граней отражател . Изображени  сформированы в виде точек. Вертикальность исследуемого светового пучка достигаетс  совмещением точек его наклонами.

Основным недостатком этого устройства  вл етс  невысока  точность определе- ни  отклонени  оси светового пучка от вертикали при наложении одного изображени  на другое, обусловленна  снижением точности визировани  зрительной системы.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние точности за счет уменьшени  ошибок визировани .

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что задатчик горизонта выполнен в виде гравитационного зеркала, отражаю- ща  поверхность которого оптически сопр жена со зрительной трубой через трехгранный и плоский отражатели, причем трехгранный отражатель установлен с возможностью поворота вокруг оси, ортого- нальной плоскости входного окна, а углы между его отражающими гран ми отличны от пр мых.

На фиг.1 показана схема устройства дл  контрол  вертикальности светового пучкал

направленного вверх; на фиг.2 - то же, дл  светового пучка, направленного вниз.

Устройство содержит трехгранный отражатель 1, оптически св занный со зрительной трубой 2 посредством гравитационного зеркала 3 и частично прозрачного плоского отражател  4, установленного под углом45° к оптической оси зрительной трубы.

Трехгранный отражатель 1 установлен с возможностью поворота вокруг оси, ортогональной плоскости входного окна, а углы между его отражающими гран ми отличны от пр мых на величину, обеспечивающую наклон выход щего из отражател  луча по отношению к падающему на угол Ј больший угловой разрешающей способности зрительной системы. Последнее обеспечивает в статике формирование в фокальной плоскости зрительной трубы картины в виде совокупности точек, При вращении отражател  1 эти точки сливаютс  в кольцо с темным центром, имитирующим в поле зрени  трубы направление падающего на отражатель исследуемого пучка. При определении вертикальности светового пучка, направленного вверх (см. фиг.1), второе кольцо большего диаметра формируетс  в обратном ходе лучей через отражатель 1 после отражени  от поверхности гравитационного зеркала 3. При этом луч на выходе отражател  1 дополнительно отклон етс  на угол д относительно луча, выход щего из отражател  без отражени  от гравитационного зеркала 3.

Гравитационное зеркало 3, например, кювета с маслом, установлено таким образом , чтобы оно не перекрывало более чем одну треть входного окна отражател  1, что обеспечивает формирование колец с незначительным разрывом и примерно одинаковую освещенность обоих колец.

Двугранные углы между отражающими гран ми отражател  отличны от пр мых и выбираютс  таким образом, чтобы угол Лне

О)

превышал----, где j(O- половина углового

пол  зрени  зрительной трубы 2. Это позвол ет разместить кольца в центральной части пол  зрени  трубы 2.

При проверке вертикальности светового пучка, направленного вниз (см. фиг.2) возможно расположение гравитационного зеркала 3 под отражателем 1, что обеспечивает падение исследуемого пучка на гравитационное зеркало 3 без посредства отражател  и формирование изображени  отраженного от него светового пучка в виде точки,

При установке световых пучков в вертикальное положение необходимо совместить

центры изображений - двух колец различного диаметра при направленности светового пучка вверх, либо точки и центра кольца при направленности светового пучка вниз. При совмещении оцениваетс  концен- тричность изображений без их наложени  друг на друга, что обеспечивает независимость точности совмещени  от дифракционной разрешающей способности зрительной трубы 2 и, следовательно, повышение точ- ности визировани .

При концентричном расположении изображений ось отраженного от гравитационного зеркала 3 светового пучка параллельна направлению оси светового пучка падаю- щего на отражатель 1, что возможно только при нормальном падении светового пучка на гравитационное зеркало 3, т.е. вертикальности оси светового пучка, что и  вл етс  критерием оценки положени  исследуемого пучка в пространстве.

При использовании в качестве трехгранного отражател  1 трипель-призмы сигнал , полученный от ее фронтальной грани,  вл етс  помехой, и призму следует установить под некоторым углом, позвол ющим вывести из пол  зрени  трубы 2 лишний сигнал, Отражатель 1 должен вращатьс  со скоростью, при которой глаз наблюдател  не фиксирует дискретность движени  точек, образующих кольца, например, со скоростью 180 об/мин.

Claims (1)

1. Предложенное устройство позвол ет повысить точность определени  отклонени  светового пучка от вертикали и установки его в вертикальное положение и может быть использовано при настройке и систематической поверке высокоточных датчиков вертикального направлени , таких как лазерные приборы вертикального проектировани . Кроме этого, возможно его использование в конструкции устройства дешевых трехгранных отражателей с широким допуском на изготовление его двугранных углов. Формула изобретени  Устройство дл  определени  отклонени  оси светового пучка от вертикали, содержащее зрительную трубу, частично прозрачный плоский отражатель, установленный под углом 45° к оптической оси зрительной трубы, задатчик горизонта и трехгранный отражатель с входным окном, оптически сопр женный со зрительной трубой через плоский отражатель, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности за счет уменьшени  ошибок визировани , задатчик горизонта выполнен в виде гравитационного зеркала, отражающа  поверхность которого оптически сопр жена со зрительной трубой через трехгранный и плоский отражатели, причем трехгранный отражатель установлен с возможностью поворота вокруг оси, ортогональной плоскости входного окна, а углы между его отражающими гран ми отличны от пр мых.

   Фиг. 2