Устройство для определения отклонения светового луча от вертикали

Устройство для определения отклонения светового луча от вертикали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1705259

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

* ,/! (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.05.76 . (21) 2359671/18-10 с присоединением заявки М (5t)M. Кл.

6 01 С 15/18

3Ъоуднрстнвнный комитет

СССР на делам изобретений н атнрмтнй (23) Приоритет (53) УДК535.824 (088.8) Опубликовано 25.12.79. Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 25.12.79 (72) Авторы изобретения

Б. Ю. Ханох и И. Д. Бондаренко

Ф (71) Заявитель

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И, Ленина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ СВЕТОВОГО

ЛУЧА OT ВЕРТИКАЛИ

?1елью изобретения является расширение

Эз углового диапазона контролируемых отклонений светового луча от вертикали при сохранении высокой точности настройки вертикального хода светового луча и увеличение дальности действия, Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в геодезии, строительстве, машиностроении и экспериментальной физике для выставления светового луча в вертикальном направлении.

Известно устройство для определения и настройки вертикального хода световых лучей при помощи различных отражающих элементов и зрительной трубы (11.

Суть его состоит в том, что луч света направляется на предварительно горизотггированную прозрачную плоскость с коэффищ ентом отражения 4 — 5% и расположенный за ней уголковый отражатель, обладающий свойством отражать световые лучи в направлении, параллельном падающему лучу независимо. от угла падения. В фокальной плоскости зрительной трубы наблюдают взгтвмное положение двух изображений источника света. Одно, неподвижное, изображение образуется за счет отражения света от уголкового отражателя, а друтое подвижное — .за счет отражения от частично отражающей пластинки как от плоского зеркала. На- блюдаемое в фокальной плоскости зрительной трубы отклонение подвижного изображения от неподвижного является мерой отклонения светового луча от вертикали. При совмещении этих изображений световой луч падает нормально на горизонтальную плоскость прозрачной готастиэки и направлен по вертикали.

Однако из-за взаимной пространственной расходнмости двух отраженных световых пучков, формирующих в фокальной плоскости зрительной трубы два точечных изображения источника света, угловой диапазон контролируемых отклонений светового луча от вертикали невелик. Он определяется половинным утлом, под которым виден диаметр входного зрачка зрительной трубы с местоположения отражателя и, следовательно, уменьшается с увеличением дальности действия.

705259 4

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве отражаюшнй элемент выполнен в виде тетраэдрической призмы с двумя плоскими и одной цилиндрической отражающими гранями. 5

На чертеже представлена обшая схема предлагаемого устройства. где 1 — световой луч, вертикальность которого определяется, 2— тетраэдрический призменный отражатель с двумя

° щ@скими и одной цилиндрической отражающимй гранями, 3 — входная, частично отражающая грань призмы, 4 — зрительная труба, 5 — измерительный окуляр, 6 — полупрозрачное зеркало.

Триппель-призма имеет прямой двутранный угол между плоскими отражающими гранями

XOZ и Y0Z. Образующие цилиндрической по-. верхности третьей отражающей грани призмы параллельны плоскости ХОУ прямоугольной системы координат Х, У, Z и образуют с осями

ОХ и ОУ углы, равные 45, плоский утоп о между осью Z и нормалью к цилиндрической поверхности в точке пересечения ее с входной гранью мал (d = — „), где 0P — ширина оР цилиндрической поверхности в направлении, перпендикулярном обраэуюшей; r — радиус кривизны цилиндрической грани. Входная грань тетраэдрической призмы — плоская с частично отражающей поверхностью.

Из оптических свойств такого отражателя

- " известно," что при освещении его коллимированным световым пучком в результате последовательного отражения света от трех граней лолучаются два отраженных пучка ленточной формы.

Ленточными их называют потому, что они коллимированы в одной плоскости и расходятся в другой, ей перпендикулярной. Оси двух лентовых пучков совпадают и направлены падаю щему световому лучу. Если падающий свето- вой луч образует равные углы с осями координат Х, Y, Z, то есть перпендикулярен к входной грани призмы, то в фокальной плоскости зрительной трубы наблюдается прямоугольный крест, угловые размеры которого равны 4 6 и и .д О и для вертикального и го4ризонтального пучка соответственно (n — показатель преломления материала призмы). При произвольном направлении падения светового луча изменяются угол креста и его размеры, однозначно связанные с направлением падения ! светового луча на отражатель и, следовательно, позволяющие судить об отклонении светового луча от нормального падения. Крестообразное изображение формируется при больших углах ! 55 отклонения светового луча, практически во всем угловом диапазоне возвратйо-отражающего действия призмы, который, как известно, может доходить почти до 9О .

Устройство работает следуюшим образом.

Коллимнрованпьщ световой пучок 1, вертикальность которого необходимо определить, направляется на тетраэдрический призмецный отражатель 2 с одной цилиндрической отражаюшей гранью. При помощи прецеэионных уровней отражатель установлен таким образом, чтобы его входная грань 3, частично отражающая свет, была горизонтальна. Полупрозрачным зеркалом 6 отраженный призмой свет направляется в объектив зрительной трубы 4, в фокальной плоскости которой формируется крестообразное (лучи А) и точечное изображение (лучи Б) источника света, наблюдаемые через окуляр 5. В случае больших отклонений светового луча от вертикали присутствует только крестообразное изображение источника света.

Отклонение светового луча от вертикали в этом случае определяется путем измерения линейных размеров и формы креста с помощью, например, двух взаимно перпендикулярных сеток измерительного окуляра.

Зля выставления луча в вертикальное направление изменяют направление падения светового луча, добиваясь правильной формы креста, бтвечающей падению светового луча, близкому к нормали, при котором в поле зрения зрительной трубы, кроме креста, появляется точечное изображение источника, получающееся.за счет отражения части светового потока от входной грани отражателя. При совмещении точечного изображения с центром креста падающий световой луч выставляется в вертикаль с высокой точностью (несколько угловых секунд).

Таким образом, в данном устройстве информация о больших отклонениях светового луча от вертикали заложена в крестообразном изображении источника света, а о малых — ao взаимном положении подвижного точечного изображения источника и неподвижного центра креста.

Кривизна и размеры цилиндрической поверхности выбираются такими, чтобы угловые размеры крестообразного изображения не превышали угловых размеров поля зрения зрительной трубы при всех допустимых углах падения световых лучей на отражатель. Для этого необходимо, чтобы угол о был равен:

d.< из, . (1) 4. Г1 где — угловое поле зрения зрительной трубы.

Так как отраженные ленточные пучки, формирующие крестообразное изображение, распространяются симметрично относительно направления падающего nymca, то пуи выполнении условия (1), угловые размеры мих отраженных пучков будут меньше углового поля зрения зритель5 705259 ной трубы, и следовательно, всегда будут попадать в приемный объектив, формируя крестообразное изображение практически независимо от расстояния между отражателем и зрительной трубой. 5

Составитель H. Христич

ТехРед Л.Алферова

Редактор Jl. Бибер

Корректор Г. Назарова

Заказ 8013/42

Тираж 844 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Устройство для определения отклонения светового луча от вертикали, содержащее зрительную трубу, полупрозрачное зеркало, установленйое под углом 45 к оптической оси зрительной трубы, и отражающий элемент в виде тетраэдрической призмы с горизонтированной частично отражающей фронтальной гранью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения углового диапазона контролируе- мых отклонений светового луча от вертикального направления и увеличения дальности действия, отражающий элемент выполнен в виде тетраэдрической призмы с двумя плоскими и одной цилиндрической отражающими гранями, причем радиус кривизны цилиндрической грани и ширина цилиндрической поверхности выбираются такими, чтобы угловые размеры

1Î световых пучков, возвращенных отражателем,. не превышали угловых размеров ыполя зрения зрительной трубы при всех допустимых уг- лах падения световых лучей на отражатель.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР И 301532, кл, 6 01 С 15/08, 1969 (прототип).