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第24卷第1期
传感技术学报
2011年1月
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTLATOR
Jan.2011
Using Optical Zoom to Improve the Resolution of Photoelectric Collimator
ZHANG Junie"R, L/ Zhengyang, YE Shenghua
Stube Key Lab of Precision Measuring echnol and nstruments, Ti in Uniersity, ianjin 300072, hina
2. Beijing Aerospace Institute or Metrology and Measurement echnology, Bejing 100076, China
Abstract: The effective way to improve the accuracy of the autocollimator is to improve the resolution. The optical
zoom is added in the optical path of collimator in order to effectively improve the resolution. The collimation image
and the displacement are amplified by using the method. A prototype is developed. The smallest indicating value of
the autocollimator is 0. 001. The resolution is less than 0.005"including indication beating. The indication error is
+0. 0"in the measure scale of +10"The indication error is *0. 02"in full measurement scale of +50.The
resolution of autocollimator can be effectively improved by adding optical zoom in the optical path of collimator. The
method can be applied in both static and dynamic digital autocollimators
Key words: small-angle measurement; high resolution; optical zoom; autocollimation technology
EEACC. 7320P
doi:10.3969/j.iss.1004-1699.2011.01.011
采用光学放大提高光电自准直仪的分辨力
张俊杰2,李政阳2,叶声华
天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津300072
2.北京航天计量測试技术研究所,北京100076
摘要:要提高自准直仪的准确度,首先要提高分辨力。为了能有效地提高分辨力,采用了在自准直仪光路中加入放大光
路,对自准直像及其位移量进行放大的方法。通过样机研制,自准直仪的最小显示值达0.001”,含示值跳动量的分辨力小于
0.005”,在±10"测量范围内的示值误差为士0.01”,在±50"全量程的示值误差为±0.02”。自准直光路中增加光学放大环节,能有
效地提高自准直仪的分辨力,而且对静态和动态数字式自准直仪都能适用
关键词:小角度测量;高分辨力;光学放大;自准直技术
中图分类号:TB922
文献标识码:A
文章编号:1004-1699(2011)01-0050-03
精密光机工程的发展对测角精度要求越来越的软件细分数尸为准直物镜的焦距,单位为mm
髙'列,因此对光电自准直仪准确度的要求也越来为转换系数,p=206265
越高°),而要提高自准直仪的准确度,首先要提高
要提高分辦力即减小△,需提高自准直像位移
分辨力92。采用在自准直光路中增加光学放大环量的测量分辨力,包括减小△和增大N,或增大焦
节的方法能大幅度提高分辨力,自准直仪的外形尺距f',但是减小△t受元件限制,増大N会加剧示值
寸又不显著增加,而且对静态和动态数字式的自准跳动,増加∫'会使自准直仪长度増大,因此提高的
直仪都能适用。
幅度都不大
1光学放大原理
把返回光形成的自准直像先用显微物镜放大
再由CCD转变为电信号。如图1,0为自准直像,也
按自准直原理,CCD自准直仪的分辨力为
是显微物镜的物面,O为O经显微物镜所成的像,
△a
(1)当自准直像O位移1时,像O)相应的位移量为
t'=t,可测出的最小位移d为
式中△a为自准直仪的分辨力,单位为角秒,△t为
CCD相邻像元的间距,单位为mm,N为CD信号
收稿日期:2010-06-20修改日期:2010-08-19