ПРОЕКЦИОННАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к области точного приборостроения,, а именно к устройствам измерительной техники и может быть использована в проекторах для контроля профиля обрабатывающего инструмента или детали непосредственно на станке.
Известна проекционная система, используемая в профильном проекторе 1 с горизонтальной измерительной осью предназначенном для контроля деталей, обрабатываемых на токарных и фрезерных станках. Известна также проекционная система, предназначенная для оптического компаратора 2 с горизонтальной осью и вертикальным экраном. В известных устройствах контроль размеров деталей осуществляется методом сравнения увеличенного изображения контура детали с эталонным профилем нанесенным на экран, а контур детали проецируется на экран одним объективом. Проекционные системы устройств 1 и 2 аналогичны и содержат осветитель, увеличивающий объектив с апертурной диафрагмой, экран. Общим недостатком указанных проекционных систем являются большие габариты, обусловленные больщим расстоянием от предмета до изображения.
Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является проекционная система бесконтактного измерительного проектора 3, с вертикальной измерительной осью, выбранная в качестве прототипа. Проекционная система содержит последовательно установленные вдоль оптической оси осветитель, увеличивающий объектив с апертурной диафрагмой и экран. Как и упомянутые выше аналоги 1, 2 она имеет достаточно большой передний отрезок, а следственно и большое расстояние между предметом и изображением, которое может быть рассчитано по формуле;
f 1 c-f VVгде 1 -расстояние от предмета до изображения;
с -расстояние между передним и задним фокусом объектива;
f - заднее фокусное расстояние; V - увеличение проектора; Пример: с  201, 7 мм f  - 51. 35 мм V  20
1 201. 7+ 51. 35 20+51. 35/20  1231. 3 мм
Таким образом, большие габариты проекционной системы, обусловленные расстоянием между предметом и изображением (1231. 3 мм), являются недостатком прототипа, затрудняя установку проектора на станке, а также проведение контроля размеров деталей.
Задачей полезной модели является уменьшение габаритов проектора при сохранении максимально возможного значения величины переднего отрезка объектива и высокого качества изображения.
Для достижения этого технического результата предлагается оптическая система, которая как и наиболее близкая к ней, выбранная в качестве прототипа, содержит последовательно установленные вдоль оптической оси осветитель, увеличивающий объектив, экран и апертурную диафрагму. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известной системы, принятой за прототип, является то, что между осветителем и увеличивающим объективом введен доvV/Y/ i/y/
,
- 3
полнительный объектив. Дополнительный объектив оостоит из трех последовательно расположенных компонентов, первый из которых склеен из положительной двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, второй выполнен в виде положительного, третий - в виде отрицательного менисков, обращенных выпуклой стороной к объекту, при этом оптические силы компонентов удовлетворяют следующим условиям:
0. 2 Ф  Ф1  0. 3 Ф 0. 95 Ф  Ф2 1. 05 Ф - 0. 55 Ф  Фз -0. 4 Ф,
где Фх. Фг, Фэ - оптические силы первого, второго и третьего компонентов,
Ф - оптическая сила дополнительного объектива.
Апертурная диафрагма установлена в задней фокальной плоскости дополнительного объектива. Увеличивающий объектив состоит из четырех последовательно расположенных компонентов, первый из которых выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы, обращенной к предмету стороной, имеющей больший радиус. Второй компонент представляет собой положительный мениск, обращенный выпуклой стороной к предмету, третий компонент выполнен в виде отрицательной двояковогнутой с одинаковыми радиусами линзы, четвертый компонент склеен из отрицательного мениска и положительной двояковыпуклой линзы. Оптические силы компонентов удовлетворяют следующим условиям:
Фг  1. 412 Ф
Фз  0. 962 Ф
Фз  -4. 367 Ф
где Фхj Фг. Фэ Ф4 - оптические силы первого, второго, третьего и четвертого компонентов,
Ф - оптическая сила увеличивающего объектива .
Для сохранения качества изображения при увеличении поля зрения в дополнительный объектив после третьего компонента по ходу луча может быть введен четвертый компонент, выполненный в виде слабого положительного мениска, расположенного выпуклой стороной в сторону изображения, при этом оптическая сила четвертого компонента удовлетворяет соотношению:
0. 1 Ф  Ф4  0. 15 9 где Ф4 - оптическая сила четвертого компонента, а
Ф - оптическая сила дополнительного объектива.
Выполнение задач, поставленных при создании предлагаемой полезной модели стало возможным благодаря следующему.
Для сокращения расстояния от предмета до изображения, а следовательно уменьшения габаритов всей проекционной системы, увеличивающий объектив выполнен короткофокусным с малым передним отрезком, в отличие от длиннофокусного объектива в прототипе, имеющего достаточно большой передний отрезок. В проекционную систему был введен дополнительный объектив с большим передним отрезком, который проецирует объект с линейным увеличением близким к единице и получается промежуточное изображение, которое затем проецируется увеличивающим объективом с малым передним отрезком в плоскость экрана с увеличением V. Тогда расстояние между предметом и изображением будет рассчитываться по формуле:
1  ll +l2 Cl + f l Vl+  -(- C2 +f2 V2 +  ,
где li -расстояние от предмета до промежуточного изображения; la -расстояние от промежуточного изображения до реального изображения;
ci -расстояние между передним и задним фокусом дополнительного объектива;
fi - заднее фокусное расстояние дополнительного объектива; С2 -расстояние между передним и задним фокусом увеличивающего объектива;
f2 - заднее фокусное расстояние увеличивающего объектива (см. фиг. 1);
Vl - увеличение дополнительного объектива; V2 - увеличение увеличивающего объектива; Пример:
При фокусном расстоянии дополнительного объектива 54. 2 мм и увеличивающего 17. 03 мм, и при Vi  l, V2-20
1  117. 5+54. . 2/1 + 39. 2+17. 03 20+17. 03/20  606. 5,
Таким образом, введение в проекционную систему проектора дополнительного объектива с большим передним отрезком и увеличивающего объектива с малым передним отрезком позволяет уменьшить расстояние от предмета до изображения.
Введение в дополнительный объектив четвертого компонента, в соответствии с п. 2 формулы, помогает устранить дисторсию, возникающую из-за увеличения поля зрения дополнительного объектива.
. . . i -//
/ I / I /  I Ч i i  L Li / -i J flf2
VlV2
которых изображены:
на фиг. 1 - оптическая схема проекционной системы;
на фиг. 2 - оптическая схема дополнительного объектива в соответствии с п. 2 формулы полезной модели;
Оптическая система состоит из осветителя 1 и последовательно установленных друг за другом объективов 2,3. Первый объектив 2 содержит три последовательно расположенных компонента: первый компонент 4 представляет собой положительную двояковыпуклую линзу, склеенную из положительной двояковыпуклой линзы 5 и отрицательного мениска 6, второй и третий компоненты выполнены в виде положительного 7 и отрицательного 8 менисков, обращенных выпуклой стороной к объекту. В задней фокальной плоскости 9 первого объектива 2 установлена апертурная диафрагма 10. Второй объектив 3 состоит из последовательно расположенных четырех компонентов: первые два компонента положительные, представляют собой двояковыпуклую линзу 11, обращенную пологой стороной к предмету, и мениск 12 обращенный выпуклой стороной к предмету, третий компонент выполнен в виде отрицательной двояковогнутой с одинаковыми радиусами линзы 13, четвертый компонент представляет собой положительную двояковыпуклую линзу, склеенную из отрицательного мениска 14 и положительной двояковыпуклой линзы 15, На экране 16 нанесен эталонный профиль.
Для улучшения качества изображения по полю в ряде случаев в первый объектив 2 после третьего компонента по ходу луча, может быть, введен четвертый компонент, выполненный в виде слабого положительного мениска 17, расположенного выпуклой стороной в сторону изображения.
рует изображение предмета в промежуточную плоскость 19 с увеличением приблизительно 1. Объектив 3 проецирует изображение предмета на экран 16, с увеличением 20. Изображение детали сравнивается с эталонным профилем.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:
1.Профильный проектор. Модель R-400. Рекламный листок фирмы Classen+Co(GmbH-(-Co) Германия 1996 г.
2.Оптический компаратор. Модель 16Н. Рекламный листок фирмы МСК International, Inc. (США).
3.Бесконтактный 2-х координатный измерительный проектор. Модель ST-300. Рекламный листок фирмы Dr. Heinrich Schneider GmbH-t-Co (Германия)-прототип.
//  /-
- 7 - X..(L (С L-  -I, / ФОРМУЛА