Фотоэлектрическое устройство для контроля децентрировки линз и объективов Советский патент 1986 года по МПК G01M11/00 

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано для контроля децентриров ки одиночных линз и объективов.

Целью изобретения является повышение точности контроля одиночных линз и объективов.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фк1.2 - вид .координатно-чувствительного фотоприемника на фиг.З - функциональная рхема одной из возможных реализаций управляемого генератора син5 сондаль- ных. колебаний.

Устройство содержат осветитель 1, точечную диафрагму Zj апертур1гую диафрагму 3j светоделительный элемента .коллимирующий объектив 5, фокусирующий обт ектив 6, диафрагму фотоприем- ника 7j коордипатно-чувстБительный фотоприемник 8, блок вьзделения ин- формавд-юнньк сигналов 9, дифферендиальный усилитель 10 канала

дифа еренциальный усилитель 11 канала У управляемый генератор 12 синусоидальных колебаний, привод t3, блок индикации 14, индикатор 15, растр 16j ос- ветите.пь растра 17, фотоприемник ра.с- тра 18,. полосовый фильтр 19 фазовращатель 20, устройство базировки 21, базировочная плоскость 22, держатель устройства базирования: 23,

В задней фокальной плоскости фокусирующего объектива б расположена контролируемая сферическая поверхность контролируемого объектива 24.

Перед измерением устройство базировки 21 так ориентируют относительно оси кругового сканирования, чтобы его ось была перпендикулярна базировочной плоскости: 22 и проходила через центр окружности. :эписанной в держатель 23 устройства базировки„

Устройство работает следующим образом (фиг.1),

Параллельный пучок луче:й после коллимнрующего объектива 5, в переднем фокусе которого находится точечная диафрагма 2, освещенная осветителем .1, собирается фокусируютцим объективом 6 неконтролируемой поверх-, ности объектива 24, Пучок.лучей частично отралсается от контрол:ируемой поверхности объектива 24, проходит через фокусирующий объектив 6, отражается от светодехштельного элемента 4 и собирается на диафрагме фотоприемника 7, которая оптически сопряжена с точечной диафрагмой 2. Коор

5

0

0

5

О

5

0

5

динатно-чувствит ельный приемник 8 расположен за диафрагмой фотоприемника 7, no3To -fy на него попадают только те пучки лучей, которые прошли через диафрагму фотоприемника 7,

Апертурная диафрагма 3 расположена после точечной диафрагмы 2 и ограничивает конус пучка лучей, выхо- ДЯЩ1ГХ из точечной диафрагмы 2, Элемент кругового сканирования представляет собой фокусирующий объектив, выполненный с возможностью врац;ения, причем узловая точка фокусирующего объектива смещена относительно оси кругового ска1шрования (относительно оси вра0: ещ)Я фокусирующего объектива 6) .

Привод 13 сообщает вращение фокусирующему объективу 6. Так как узловая точка фокусирующего объектива сь ещена с оси кругового сканирования, то изображе:ние точечной диафрагмы 2, будет описывать окружность - траекторию сканирования на контролируемой поверхности обтзектива 24.

Угол ме:жду центральными лучами падающего и отраженного пучков лучей вропордионален расстоянию от центра контрол1- руемой поверхности линзы до направления падающего луча.

Если ось кругового сканирования проходит через центр кривизт. контролируемой поверхности объектива 24, то в этом случае расстояние ме:яеду центрами контролируемой поверхности и направлением падающего луча будет постоянным для всех гочеу траектории сканирования и углы d. межд.у центральными Лучаьш падающего и отраженного пучков будут постоянными.

Если ось кругового сканирования смещена относительно центра кривиз- нь контролируемой поверхности объектива 24, то в этом случае угол о1 между центральными падающего и отраженного пучков лучер будет разным для различных точек траектории сканирования.

Отраженные от контролируемой поверхности пучки лгучейр проходя через оптическую систему устройства, после дкафрагкшг фотоприемника 7 будут описывать коническую поверхность с вершиной в центре диафрагмы фотоприемника 7. На чувствительной площадке координатно-чувсгвительнОГо фбТопри- емника 8 световое пятно будет описывать окружность, центр которой опре- р(ляется направлением оси симмет рии

конической поверхности. Координатно- чувствительнь й фотоприемник 8 расположен так, что его центр совпадает с осью симметрии конической поверхности при условии Ц О, Смещение центра контролируемой сферической поверхности с оси кругового сканирования приведет к наклону оси симметрии конической поверхности на угол ч что вызовет смещение центра окружности, которую описывает световое пятно при круговом сканировании.

Электрические сигналы с координат но-чувствительного фотоприемника 8 поступают в блок 9 выделения информационных; сигналов, в котором формируются сигналы каналов X и Y, пропорциональные разности электрических сигналов с I-III и II-IV квадрантов координатно-чувствительного фотоприемника 8, и сигнал канала фокусировки, пропорциональный сумме сигналов с четырех квадрантов.

Спектр сигнала на выходе координатно-чувствительного фотоприемника 8 имеет два вида составляющих: низкочастотные составляющие, обусловленные круговым сканированием изображения точечной диафрагмы в случае идеалысой формы контролируемой поверхности, и высокочастотные составляющие, обусловленные местными отклонениями контролируемой поверхности от сферы при круговом сканировании, Блок выделения информационных си1- налов отфильтровывает низкочастотные составляющие сигналов каналов X и Y, поэтому сигналы каналов X и Y на его выходе будут обусловлены только круговым сканированием изображения то- чечной диафрагмы в случае идеальной формы контролируемой поверхности. Таким образом, местные отклонения контролируемой поверхности от сферы не влияют на результаты контроля децентрировки.

Управляемый генератор 12 синусоидальных колебаний формирует два гармонических сигнала: U А cosujt и и,, )t, частота которых равна частоте кругового сканирования, а фаза определяется управляющим сигналом привода 13, Фазы этих гармонических колебаний сдвинуты друг относительно друга на 90 . Сигналы A sinult и A cosiOt поступают на первые входы дифференциальных усилителей 10 и 11 соответственно каналов X и Y,.

,

- 254335

10

5

20

25

35

5055

Управляющий сигнал привода 13 соответственно обеспечивает равенство фаз сигналов на выходах управляемого генератора 12 синусоидальных колебаний и информационных сигналов на выходах каналов X и Y блока вьиеления информационных сигналов 9,

Если ось кругового сканирования проходит через центр контролируемой поверхности, то сигналы на выходе дифференциальных усилителей 10 и 11 каналов X и Y будут равны нулю и световое пятно на экране блока индикации 14 будет неподвгасным в начале координат.

Если ось кругового сканирования смещена из центра контролируемой сферической поверхности, то сигналы с выходов дифференциальных усилителей 10 и 11 каналов X и Y поступают в блок индикации 14, и световое пятно на экране блока индикации отклонится на расстояние, пропорциональное де- центрировке контролируемой поверхности объектива 24,

Наведение устройства на контролируемую поверхность объектива 24 осу- . ществляется перемещением фокусирующего объектива 6, При юстировке ось кругового сканирования должна быть перпендикулярна базировочной плоскости 22, проходить через центр окружности, вписанной в держателе 23 устройства базировки 21,и быть параллельной направлению перемещения фокусирующего объектива 6, При этом световой поток, проходящий через диафрагму фотоприемника 7, будет наибольшим тогда, когда пучки лучей после отражения от контролируемой поверхности объектива 24 соберутся на диафрагме фотоприемника 7 (изображение точечной диафрагмы 2 совмещено с контролируемой поверхностью), В этом случае сигнал на выходе канала фокусировки блока выделения информационных сигналов, пропорциональный сумме электрических сигналов четырех квадрантов координатно-чувствительного фотоприемника 8, будет наибольшим, а следовательно, наибольшими будут показания индикатора 15, подключенного к выходу канала фокусировки блока выделения информационных сигналов 9,,

Управляемый генератор 12 синусоидальных колебаний может быть выполнен следующим образом. Привод 13 сообщает вращательное движение растру 16 (фиг,3).

1254335

Растр 16 представляет собой стеклянный диск, половина которого не- ггрозрачна.

Пучки лучей из осветителя 17,пройдя через растр 16, попадают на фотоприемник растра 18. При вращении растра 16 на фотоприемнике растра формируются электрические прямоугольные импульсы, период которых равен периоду вращения растра 16, который в свою очередь равен периоду кругового сканирования. Полосовый фильтр 19 на вход которого поступают электри-- ческие сигналы с фотоприемника растра 18, вьщеляет первую гармонику из спектра прямоугольных импульсов. Ли- за,цержки 20, подключенная к выходу полосового фильтра 19, обеспечивает сдвиг фазы на 90° между двумя колебаниями.

Таким образом, на выходе управляемого генератора 12 синусоидальных колебаний формируются два гармони- че,ских сигнала и, A cosu-t и U,, Aj sintJt, частота которых равна iiacToTe кругового сканирования, а фаза определяется приводом 13, Фазы этих гармонических колебаний сдвинуты относительно друг друга на 90 ,

Предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность контроля децентрировки линз, так как местные отклонения контролируемой поверхности линзы от сферы, а также не-, выходы соединены с блоком индикатдии. однородность покрытия, толщина конт- 2. Устройство по п.1, о т л и ч а- ролируемой линзы не влияют на резуль- ю щ е е с я тем, что фокусирующий таты контроля децентрировки и может объектив выполнен со смещением узло- быть использовано для автоматическо- --цой точки относительно его оптической го центрирования линзы,оси.

рмула

и

6

3 о

р е т е н и я

0

5

0

1, Фотоэлектрическое устройство для контроля децентрировки линз и объективов, включающее установленные перед испытуемым элементом, размещенным в устройстве Крепления, выполненным из цилиндра, дно которого является базовой плоскостью, осветитель,

0 точечную диафрагму, светоделительный элемент, коллимирующий и фокусирую- ищй объективы, а на пути луча, отраженного испытуемым элементом, диафрагму и координатно-чувствительный

5 фотоприемник, блок вьщеления информационных сигналов, входы которых подключены к фотоприемнику, а вьпсоды - к блоку индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно дополнительно снабжено приводом сканирования, генератором синусоидальных колебаний и двумя дифференциальными усилителями X и Y, при этом привод сканирования обеспечивает перемещение фокусирующего объектива в плоскости, перпендикулярной оптической оси системы, и связан с управляющим входом генератора синусоидальных колебаний, два выходы которого связаны с первыми вxoдa и дифференциальных усилителей X и Y, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам блока вьщеления информационных сигналов, а

Жк8а дронт

Ткбадрант

(JOf/г. 3

Редактор А.Гулько

Составитель А.Добрьщнев Техред Л.Сердюкова

Заказ 4711/45 Тираж 778Подписное

ВНйИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое иредприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, А

Корректор Л.Патай

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность контроля одиночных линз и объективов. На выходе управляемого генератора 12 синусоидальных колебаний формируются два гармонических сигнала, частота которых равна частоте кругового сканирования (КС), а фаза определяется приводом 13. Если ось КС смещена из центра контролируемой поверхности, то сигналы на выходе диффepeнu aльныx усилителей 10 и 11 поступают в блок 14 индикации и световое пятно на экране отклонится на расстояние, пропорциональное де- центрировке контролируемой поверхности объектива 24. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. J « (Л № П / 111