Устройство для определения положения фокальной плоскости объектива Советский патент 1987 года по МПК G01M11/00 

за 15, механизм изменения расстояния (МИР) 16 между светочувствительными элементами линейки 17 фотоприемников Основной фотоприемник 8 и соосная ем отражающая поверхность 7 кинематически связаны с МИР 16. Приведен вариант выполнения МИР в виде разрезной диафрагмы в форме тавра, установленной перед четырехэлементным фотоприемником типа квадрант. Обе половины диафрагмы установлены с возможностью взаимно противоположного возвратно- поступательного перемещения клином 22 через толкатель 23 на расстояние, регистрируемое на шкале подвижки платформы 21. На линейке 17 фотоприИз.обретение относится к оптическому приборостроению, может быть использовано в контрольно-измерительной технике для определения положения фокальной плоскости объективов и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1167467.

Цель изобретения - обеспечение измерения положения фокальной плоскости при измерении больших величин расфокусировок, объективов с различными фокусными расстояниями.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - схема взаимного расположения разрезной диафрагмы в форме тавра и четырехэлементного фотоприемника (квадранта); на фиг.З - диаграммы изменения освещенности Е, разности освещенностей uR в соседних полупериодах на светоприемной площадке фотоприемника, электрических сигналов: измерительного Ugs , командного и управляющего Uiinp в зависимости от расфокусировки и объектива. .

Устройство для определения положения фокальной плоско сти объектива содержит тест-объект 1, освещаемый источником света 2, испытуемый объектив 3, коллиматорный объектив 4, установ- ленный под углом к его оси, светоделитель 5 и расположенные по обе стороны светоделителя 5 отражающие поемников из части модулированного светового сигнала, прошедшей диафрагму 14, цилиндрической линзой 15 в плоскости разрезной диафрагмы МИР 16 формируется изображение тест-объекта 1 в виде светящейся полосы. При зтом на выходе линейки 17 появляется опорный электрический сигнал, с помощью которого пульсирующий по амплитуде электрический сигнал с цепи основного фотоприемника 8 подается на исполнительный механизм 35, который механизмом 36 перемещения осуществляет компенсацию выявленной расфокусировки. Величину и i знак расфокусировки считьгоают с индикаторного устройства 39. I з.п.ф-лы. Зил.

верхности 6 и 7, выполненные в виде плоских зеркал. Светоприемная площадка 8 фотоприемника установлена на участке совпадения оптических осей фокусирующих элементов, содержащих отражающие поверхности 6 и 7, посередине расстояния между их фокальными плоскостями 9 и 10. Между отражающи. . . .

МИ поверхностями 6 и 7 и светоделителем 5 уст ановлен модулятор света, выполненный в виде непрозрачного полудиска 11, закрепленного на валу электродвигателя 12. Поверхность 13

полудиска 11, обращенная к светоделителю 5, выполнена зеркальной. Соосно оптической оси объектива 4, отклоненной поверхностью 13, установлены вне- осевая диафрагма 14, цилиндрическая .

линза 15, механизм изменения расстояния между светочувствительными элементами трехэлементной линейки фотоприемников, выполненный в виде разрезной диафрагмы 16 в форме тавра и

четырехэлементного. фотоприемника

(квадранта) 17. Обе половины 18 и 19 (фиг.2) разрезной диафрагмы 16 установлены с возможностью взаимно противоположного возвратно-поступательного перемещения относительно центра линий 20 раздела светочувствитель-, ных площадок фотоприемника 17. На фиг.2 одна половина 19 разрезной диафрагмы 16 показана точечными линияи, а фотоприемник (квадрант) 17 - унктирными линиями. Светоприемная лощадка 8 фотоприемника и плоское зеркало 7 закреплены на платформе 21, становленной с возможностью воз- j вратно-поступательного перемещения вдоль оси зеркала 7. Платформа 21 при помощи клина 22 и толкателя 23 кинематически связана с разрезной диафрагмой 16. При этом перемещение тол- ю кателя 23 в одном направлении вызьгеа- ет перемещение половин 18 и 19 диаф- рагмы 16 в направлении друг к другу при помощи, например, кулачкового механизма, а перемещение толкателя 23 В15 обратную сторону вызывает перемещение половин 18 и 19 в направлении друг от друга..

Выход фотоприемника со светоприем- ной площадкой 8 подключен через уси- литель 24 к сравнивающему электронно-, му устройству, содержащему фазовый детектор 25. Выход среднего элемента 26 (фиг.2) трехэлементной линейки фотоприемников подключен через усили- .,5 тель 27 к второму входу фазового детектора 25 и к управляющему входу обмотки электромагнитного реле 28. Выходы крайних элементов 29 и 30 трехэле- ментной линейки фотоприемников под- ключены через усилители 31 и 32 к двум входам переключателя полярности 33. Выход переключателя полярности

33:через нормально замкнутый контакт

34электромагнитного реле 28 соединен

с управляющим входом исполнительного 35 механизма 35, кинематически связанного с механизмом 36 перемещения столика 37 вдоль оптической оси объектива 3. Механизм 36 кинематически связан с датчиком 38 перемещений, выход кото- рого соединен с входом индикаторного устройства 39, например цифрового вольтметра. Выход фазового детектора 25 через нормально замкнутый контакт 40 электромагнитного реле 28 соеди- нен с управляющим входом исполнительного механизма 35.

Определение положения фокальной плоскости объектива 3 осуществляется следующим образом.50

Перед измерением линейным перемещением платформы 21 устанавливают расстояние 2&i между плоскостями 9 и 10 в зависимости от фокусного расстояния испытуемого объектива 3. При 55 этом клин 22 платформы 21 через толкатель 23 соответственно расстоянию 2&i изменяет расстояние 2ti между

30

j ю 5

5

5

0

0

крайними элементами 29 и 30 линейки фотоприемников за счет взаимно противоположного перемещения двух частей 18 и 19 разрезной диафрагмы 16. Расстояния 2& i и 2ti заранее рассчитьг- ваются в обратно-пропорциональной за- висимости от фокусного расстояния испытуемого объектива и регистрируются на шкале (не показана) подвижки платформы 21; Нулевое значение указанной шкалы соответствует совпадению плоскостей 9 и 10 со светопри- емной плоскостью 8 фотоприемника, т.е. соответствует - 0, при этом также t; 0. При перемещении платформы 21 фокальная плоскость 9 остается на месте, так как зеркало 6 неподвижно, Светоприемная площадка 8 фотоприемника переместится на величину и 1 от плоскости 9, а фокальная плоскость 10 фокусирующего элемента, содержащего зеркало 7, переместится на величину 2u i от плоскости 9, при этом между частями 18 и 19 разрезной диафрагмы образуется щель шириной 2ti (фиг.2), ограничивающая размеры среднего светочувствительного элемента 26 линейки фотоприемников. После установки расстояний 2 и ; и 2 tj в соответствии с фокусным расстоянием испытуемого объектива 3 включают осветитель 2 и начинают измерение. Световой сигнал, выходящий из объектива 3 проходит объектив 4, разделяется светоделителем 5 на два пучка, модулируется в каждом пучке поочередным их перекрыванием вращающийся полудиском 11 и последовательно проецируется на светоприемную площадку 8 фотоприемника, формируя поочередно при помощи объектива 4 и зеркал 6 и 7 изображение тест-объекта 1 то в районе плоскости 9, то в районе плоскости 10. При этом одновременно модулированный световой сигнал, содержащий изображение тест-объекта 1, направляется зеркальной поверхностью 13 полудиска 11 на трехэлементную линей-, ку фотоприемников, где из части светового сигнала, прошедшей внеосевую диафрагму 14 в плоскости диафрагмь 16 в виде тавра формируется вытянутое изображение тест-объекта 1 в виде светящейся полосы, перпендикулярной направлению размещения элементов 26,

; 29 и 30 трехэлементной линейки. При малых по величине расфокусировках объектива 3 изображение тест-объекта 1 (светящаяся полоса) формируется на

5 1

среднем элементе 26 (фиг.2) линейки фотоприемников, вызывая в его выходной цепи электрический сигнал, который через усилитель 27 запитывает обмотку электромагнитного реле 28. Реле 28 .срабатывает и, замыкая контакт 40, соединяет управляющий вход исполнительного механизма 35 с выходом фазового детектора 25, переклю чая тем самым управление исполнитель- ным механизмом 35 на управление от электрического сигнала основного фотоприемника, содержащего светоприем- ную площадку 8. В цепи основного фотоприемника в это же время образуется пульсирующий по амплитуде электрический сигнал, соответствующий разности

освещенностей в плоскости его светочувствительного слоя, создаваемых поочередно световыми пучками,идущими от отражающих поверхностей 6 и 7,

Этот электрический сигнал после усиления, преобразования и определения полярности при помощи фазового детектора 25 и опорного электрического сигнала от среднего элемента 26 линейки фотоприемника подается на исполнительный механизм 35, который при помощи механизма 36 перемещения осуществляет точную компенсацию вы- явленной расфокусировки, т.е. осуществляет осевое перемещение столика 3 (тест-объекта 1) до достижения равенства освещенностей свет очувствитель- ного слоя 8 фотоприемника при его поочередном освещении пучками, идущими от отражающих поверхностей 6 и 7, При этом при помощи датчика 38 перемещения на индикаторном устройстве 39 регистрируется величина и знак расфокусировки испытуемого объектива 3, т.е. величина и знак несовпадения тест-объекта 1 с фокальной плоскость объектива 3 до йачала измерений. При больших расфокусировках объектива 3 изображение тест-объекта. 1 (освещенная полоса) формируется на одном из крайних элементов 29 или 30 (фиг.2)

линейки фотоприемников в зависимости от знака .расфокусировки, создавая в выходной цепи этого элемента электрический сигнал, который после усилени и определения полярности при помощи переключателя полярности 33 подается через нормально замкнутый контакт 34

на исполнительньш механизм 35, осу

j

0

5 Q .

5

9506

ществляющий при помощи механизма 36 перемещения грубую компенсацию расфокусировки объектива 3, т.е. осевое Iперемещение столика 37 с тест-объек- . ТОМ 1. При этом изображение светящейся полосы на линейке фотоприемников смещается в сторону среднего элемента 26. В момент освещения полосой среднего элемента 26 линейки грубая компенсация расфокусировки заканчивается, так как в выходной цепи среднего элемента 26 линейки возникает электрический сигнал, вызывающий срабатывание электромагнитного реле 28j т.е. в этот момент происходит замыкание контакта 40 и переключение управляющего входа исполнительного ме- рсанизма 35 на выход фазового детектора 25, и начинается описанный процесс точной компенсации расфокусировки объектива 3. После окончания процесса точной компенсации расфокусировки с индикаторного устройства 39 считывают величину и измеренной расфокусировки объектива 3. .

Формула изобретения

1 . Устройство для ..определения положения фокальной плоскости объектива. по авт. св. 1167467, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерения положения фокальной плоскости при измерении больших величин расфокусировок объективов с различными фокусными расстояниями, в него за светоделителем введен дополнительный оптический канал, включающий размещенные последовательно внеосевую ди- диафрагмУэ линейку фотоприемников с механизмом изменения расстояния между ними, а основной фотоприемник и параллельное ему плоское зеркало кинематически связаны с механизмом изменения расстояния между фотоприемниками .

2. Устройство по n.l, о т л и ч а; ю щ е е с я тем, что механизм изме- ,нения .расстояния между фотоприемниками выполнен из двух miocKi-ix элементов, размещенных друг на друге с образованием отверстия в форме тавра и с возможностью относительного возвратно-поступательного перемещения.

Редактор С.Лыжова

Составитель С.Соколов

Техред,И.Попович Корректор Е.Рошко

Заказ 7256/39Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

сриг.З

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Для обеспечения измерения положения фокальной плоскости при измерении больших величин расфокусировок объективов с различными фокусными расстояниями за светоделителем 5 установлены внеосе- вая диафрагма 14, цилиндрическая лин 3 (Л ISJ