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

I290

2, проходит коллиматорный объектив 4, разделяется светоделителем 5 на два пучка, модулируется в каждом пучке поочередным перекрыванием пучков полудиском 11 и проецируется отражающими поверхностями 6 и 7 на фотоприемник 8, формируя изображение тест- объекта 1 в плоскостях 9 и 10. Модулированный световой сигнал направляется зеркальной поверхностью 13 полудиска 11 на фотоприемник 18. Во всех

1

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам для определения положения фокальной плоскости объектива.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет снижения погрешностей из-за гистерезиса сравнения и мертвого хода исполнительного механизма.

На .фиг,1 изображена оптико-электронная функциональная схема первого варианта устройства; на фиг,2 - то . же, второго варианта; на фиг.З - то же, третьего варианта; на фиг.4 - вид А на фиг.1-3; на фиг.З - диаграмма зависимости выходного сигнала компаратора от величины разности двух его входных сигналов; на фиг.6 и 7 - временные диаграммы выходных сигналов электронной схемы первого варианта устройства при определении положения фокальной плоскости соответственно минус и плюс расфокусированного объектива; на фиг.8 и 9 - то же, второго варианта; на фиг.10 и 11 - то же, третьего варианта.

Первый вариант устройства (фиг.) содержит тест-объект 1, осветитель 2, испытуемый объектив 3, коллиматорный объектив 4, установленный под углом к его оси светоделитель 5, расположенные по обе стороны светоделителя 5 плоские зеркала 6 и 7, светопри- емну площадку 8 первого фотоприемника, установленную на участке совпадения оптических осей фокусируюпдах элементов, содержащих объектив 4 и плоское зеркало 6 или плоское зеркало 7 по середине расстояния между их фовариантах устройства выходной сигнал устройства управления реверсом является командным для перевода счетчика 21 из режима сложения в режим вычитания импульсов, а сигнал триггера 34 является сигналом окончания процесса измерения расфокусировки объекта 3, т.е. сигналом остановки исполнительного механизма 16 и окончания счета в счетчике 21 импульсов. 4 3.п.ф-лы, 11 ил.

кальными плоскостями 9 и 10. Между зеркалами 6 и 7 и светоделителем 5 установлен модулятор 11 света, выпол- ненньш в виде непрозрачного полудиска

II, закрепленного на валу электродвигателя 12. Поверхность 13 полудиска 11 обращенная к светоделителю 5, выполнена зеркальной, кроме непрозрачного секторного участка 14 (фиг.4),

имеющего низкий, не более 0,1, коэффициент отражения и перекрывающего своей поверхностью размеры проекции вдоль оптической оси светового диаметра плоского зеркала 7.

Тест-объект 1 и осветитель 2 собраны в виде отдельного узла 15, установленного с возможностью возвратно- поступательного перемещения вдоль оптической оси устройства при помощи

исполнительного механизма 16, кинематически связанного с шаговым двигателем 17. В одном из образованных светоделителей 5 каналов установлен второй фотоприемник 18. Электронная

часть устройства, содержит блок 19

сравнения, выход которого соединен с двумя управляющими входами коммутатора 20, а также реверсивный счетчик 21, выход которого соединен с входом

индикатора 22, а управляющий и счетный входы - с выходом блока 19 сравнения.

Блок 19 сравнения содержит первый и второй компараторы 23 и 24, усилитель 25 и дополнительный усилитель 26, фазовый детектор 27 и дополнительный фазовый детектор 28, вьтолненные в виде блоков выборки-хранения, пер312

вый и второй элементы И 29 и 30, элемент НЕ 31 и элемент 32 задержки.

Устройство содержит также первый и второй триггеры 33 и 34 и элемент И 35. Вход усилителей 25 и 26 соеди- иен с выходом первого фотоприемника 8, а, выходы - с аналоговыми входами фазовых детекторов 27 и 28, выходы которых соединены с двумя входами .компаратора 23. Выход последнего со- единен с первым входом первого элемента И 29 и через элемент НЕ 31 с первым входом второго элемента И 30, Выходы элементов И 29 и 30 соединены с двумя управляющими входами коммута тора 20 и с входами первого триггера 33 и элемента И 35, Первый триггер 33 выходом соединен с входом элемента И 35, Выход второго элемента И 30 соединен с вторым входом элемен та И 35, выход которого соединен с установочным входом второго триггера 34, выход которого соединен с запрещающим входом коммутатора 20 и с запрещающим входом реверсивного счет- чика 21, Сбрасывающие входы триггеров 33 и 34 соединены с управляющим входом 36 устройства, являющимся выходом элемента ИЛИ 37, один вход которого соединен с нормально разомкнутым контактом пусковой кнопки 38, а другой вход - с устройством подачи сбрасывающего импульса (не показано) при включении питания электронных схем. Выход второго фотоприемника 18 соединен с одним из входов второго компаратора 24, выход которого параллельно соединен с вторыми входами элементов И 29 и 30, с управляющим входом фазового детектора 27 и через элемент 32 задержки - с управляющим входом дополнительного фазовбго детектора 28,

Второй вариант устройства (фиг,2) в отличие от первого содержит в одном из образованных светоделителем 5 каналов фотоэлектрический преобразователь 39, включающий внеосевую диафрагму 40, цилиндрическую линзу 41 и двухэлементную линейку второго фотоприемника 18, Блок 19 сравнения дополнительно содержит третий компаратор 42, третий элемент И 43, первый и второй элементы ИЛИ 44 и 45 и первый и второй элементы ЗАПРЕТ 46 и 47, При этом вход усилителей 25 и 26 соединен с выходом фотоприемника 8, а выходы - с аналоговыми входами

234

фазовых детекторов 27 н 28, выходы которых соединены с двумя входами компаратора 23, Выход последнего соединен с первым входом первого элемента И 29 и через элемент НЕ 31 - с первым входом второго элемента И 30, Выходы элементов И 29 и 30 соединены соответственно с первыми входами элементов ИЛИ 44 и 45, выходы которых соединены с управляющими входами коммутатора 20, входами счетчика 21, триггера 33 и элемента И 35, Выход одного све.точувствительного. эле- мента, двухэлементной линейки второго фотоприемника 18 соединен с одним из входов второго компаратора 24, выход которого параллельно соединен с запрещаемым входом первого элемента ЗАПРЕТ 46, с запрещающим входом второго элемента ЗАПРЕ 47 и с первым входом третьего элемента И 43, Выход второго светочувствительного элемента линейки второго фотоприемника 18 соединен с одним из входов третьего компаратора 42, выход которого соединен с запрещаемым входом второго элемента ЗАПРЕТ 47, с запрещающим входом первого элемента ЗАПРЕТ 46 и с вторым входом третьего элемента И 43, Выходы элементов ЗАПРЕТ 46 и 47 соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ 44 и 45, а выход третьего элемента И 43 соединен с вторыми входами элементов И 29 и 30, с управляющим входом фазового детектора 27 и через элемент 32 задержки - с управляющим входом дополнительного фазового детектора 28,

Третий вариант устройства (фиг,3) в ,отличие от предыдущих содержит трехэлементную линейку второго Лотоприем- ника 18, крайние элементы которого больше среднего элемента. Блок 19 сравнения содержит первый, второй, третий и четвертый компараторы 23, 24, 46 и 47, усилители 25 и 26, фазовые детекторы 27 и 28, первый, второй, третий и четвертый элементы И 29, 30, 48 и 49, первый и второй логические элементы ИЛИ 44 и 45, элемент НЕ 31, элемент 32 задержки и триггер 50, При этом вход усилителей 25 и 26 соединен с выходом фотоприемника 8, выходы - с аналоговыми входами фазовых детекторов 27 и 28, выходы которых соединены с входами компаратора 23. Выход последнего соединен

512

с первым входом элемента И 29 и через элемент НЕ 31 - с первым входом элемента И 30. Выходы элементов И 29 и 30 соединены с первыми входами соответственно первого и второго элемен- тов ИЛИ 44 и 45, выходы которых соединены с управляющими входами коммутатора 20, реверсивного счетчика 21, триггера 33 и элемента И 35. Выходы крайних светочувствительных элементов трехэлементной линейки фотоприемника 18 соединены соответственно с первыми входами компараторов 46 и 47, выходы которых соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И 48 и 49. Выходы последних соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ 44 и 45. Выход среднего элемента линейки фотоприемника 8 соединен с одним из входов компаратора 24, выход которого соединен с вторыми входами элементов И 29 и 30, с управляющим входом фазового детектора 27, через элемент 32 задержки - с управляющим входом фазового детектора 28, а также с ; установочным входом триггера 50. Выход триггера 50 соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И 48 и 49, а сбрасывающий вход - с управляю.щим входом 36 устройства.

Определение положения фокальной плоскости объектива 3 устройством по первому варианту осуществляется еле- дующим образом.

Световой сигнал, выходящий из ис- пыту.емого объектива 3 и содержащий . изображение тест-объекта 1, освещенного источником 2 света, проходит коллиматорный объектив 4, разделяется ,светоделителем 5 на два пучка, модулируется в каждом пучке поочередным перекрыванием пучков вращающимся полудиском 11 и последовательно проецируется отражающими поверхностями 6 н 7 на фотоприемник 8, формируя изображения тест-объекта 1 в плоскостях 9 и 10. При этом одновременно модулированный световой сигнал направ- ляется зеркальной поверхностью 13 полудиска 11 на фотоприемник 18, в выходной цепи которого на выходе компаратора 24 отрабатьшается сигнал Vy (фиг.6 и 7) - 1 - с момента полно- то открытия оптического канала, образованного зеркалом 6, до момента полного перекрытия этого канала (фиг.4) непрозрачным полудйском II.

5

1

5 0 0

5

0 5 Q е

236

В остальное время периода вращения модулятора 11 на выходе компаратора 24 отрабатывается сигнал О. При поступлении сигнала 1 с компаратора 24 на управляющий вход фазового детектора 27 в последнем записывается значение амплитуды А аналогового сигнала Ug (фиг.6 и 7) во время первого полупериода вращения модулятора в цепи основного фотоприемника 8, усиленное в усилителе 25, которое подается на первьш вход компаратора 23. При этом на управляющий вход другого фазового детектора .28 импульсный сигнал, формируемый элементом 32 задержки по заднему фронту импульса U , поступает во время второго полупериода вращения, модулятора, т.е. на вход фазового детектора 28 подается усиленное в усилителе 26 значение амплитуды А-, аналогового сигнала U во время второго полупериода враще- ния модулятора, которое подается на второй вход компаратора 23. На выходе компаратора 23 отрабатывается логический сигнал 1 (фиг.7), если разность усиленных значений амплитуд А .J и Ag сигналов на втором и первом входах компаратора 23 больше его положительного напряжения срабатывания, и логический сигнал О, если разность усиленных- значений амплитуд меньше отрицательного напряжения срабатывания. При сигнале 1 на выходе компаратора 23 . на выходе первого элемента И 29 появляется управляющий импульс (сигнал 1) всякий раз, когда с компаратора 24 на вход элемента И 29 поступает сигнал 1. При сигнале о на выходе компаратора 23 на первый вход второго элемента И 30 от элемента НЕ 3 поступает сигнал 1 и на выходе второго элемента И 30 появляется управляющий импульс (сигнал 1) всякий раз, когда с компаратора 24 на второй вход элемента И 30 поступает сигнал 1. При вращеР1ии модулятора 11 на выходе компаратора 24 по- является сигнал U в виде периодически повторяющихся импульсов (фиг.6 и 7), поэтому управляющий сигнал и и на выходе соответственно элементов И 29 и 30 также имеет вид периодически повторяющихся импульсов. При этом наличие импульсов на выходе элемента И 29 означает наличие плюс расфокусировки испытуемого объектива 3 (фиг.7), а наличие импульсов Ujo на выходе элемента И 30 означает наличие минус расфокусировки объектива 3 (фиг.6). Сигналы I или U поступают, на управляющие входы коммутатора 20, который подает на вход шаго- . вого двигателя 17 (фиг,1) импульсы 5 минус расфокусировки U (фиг.7) или импульсы плюс расфокусировки

щается в

ность сигналов на входах л - компаратора 23 уменьшается до значения, опрокидывающего компаратор 23 в О, и компаратор 23 опрокидывается в О (фиг.5). Таким образом, при срабатывании компаратора 23 из О в 1 используется правая ветвь петли гистерезиса (линия с одинарной стрелкой) , а при опрокидывании компарато 0 на выходе элемента И 30 появляется управляющий импульс 1, который

(фиг.6). Шаговый двигатель 17 враодну или другую сторону, компенсируя выявленную расфокусиров- fO pa из 1 в О - левая ветвь петли ку объектива 3 осевым перемещением (линия с двойной стрелкой). В момент устройства 15 до получения в цепи фо- опрокидывания компаратора из 1 в топриемника 8 равных по величине амплитуд Ag и А аналогового сигнала

и g. Одновременно управляющие сигналы f5 передним фронтом переводит триггер U,jg или U,Q поступают на счетный вход реверсивного счетчика 21, а подсчитанное значение количества импульсов отображается на цифровом индикаторе 22. Ка выходе триггера 34 при определен- 20 ной последовательности поступления на его входы сигналов и отрабатывается сигнал и (1), запрещающий вход коммутатора 20 и счетчика 21 и означающий полную компенсацию изме- 25 ряемой расфокусировки объектива 3, т.е. означающий конец процесса измерения. Работа элементов устройства при

определении минус и

плюс расфоку34 в 1, входы-коммутатора 20 и счетчика 21 запрещаются, шаговый двигатель 17 останавливается, т.е. в момент t процесс измерения заканчивается и на индикаторе 22 считывается измеренная величина расфокусировки объектива 3. Перевод триггера 34 в 1 в момент появления импульса U. объясняется тем, что до этого импульс и,д перевел триггер 33 в состояние 1, которая с этого момента постоянно подавалась на первый вход элемента И 35. Поэтому в момент появления .импульса и на втором входе

30

30

сировки объектива 3 несколько отлича- 30 элемента И 35 триггер 34 переводитется. При определении минус расфокусировки (Лиг.6) в начальный момент времени А А, , поэтому сигнал соответствует О, на коммутатор 20,

триггер 33 сигнал II

и счетчик 21 поступает

, а на шаговый двигатель 17 - импульсы и, . Шаговый двигатель 17 перемещает устройство 15, компенсируя минус расфокусировку о ъектива 3, разность значений амплитуд Ag и А аналогового сигнала и„ при этом уменьшается, затем меняет знак,

т.е. становится

А

Ч

и в момент

t, разность сигналов на входах лив |сомпаратора 23 достигает значения напряжения срабатьгоания лц , и компаратор 23 переходит в, состояние 1 (фиг.5). В результате этого на коммутатор 20, триггер 33 и счетчик 21 поступают импульсы , а на шаговый

плюс расфокусированного объектива 3 в начальный момент времени А

45 поэтому сигнал U соответствует 1

,

23

на коммутатор 20, триггер 33 и счетчик 21 поступает сигнал (Фиг.7), а на шаговый двигатель 17 - отрицательные импульсы И . Шаговый двига- 50 тель перемещает устройство 15, компенсируя плюс расфокусировку объек тива 3, разность значений амплитуд

двигатель 17 - импульсы Ug. При этом двигатель 17 начинает вращаться в обратную сторону, а счетчик 21 переключается с режима сложения импульсов на режим вычитания. Перемеще- 55 компаратор 23 опрокидывается в ние устройства 15 в другую сторону триггер 34 опрокидывается в 1, ша- (вращение в другую сторону двигателя говый двигатель 17 останавливается, 17) вызывает выравнивание амплитуд счет импульсов прекращается, т.е. А, и Ag, ив момент t при раз- процесс измерения заканчивается. ТаА и Ag уменьшается и в момент t амплитуды А и А,, становятся равными,

,

238

ность сигналов на входах л - компаратора 23 уменьшается до значения, опрокидывающего компаратор 23 в О, и компаратор 23 опрокидывается в О (фиг.5). Таким образом, при срабатывании компаратора 23 из О в 1 используется правая ветвь петли гистерезиса (линия с одинарной стрелкой) , а при опрокидывании компаратоpa из 1 в О - левая ветвь петли (линия с двойной стрелкой). В момент опрокидывания компаратора из 1 в

0 на выходе элемента И 30 появляется управляющий импульс 1, который

pa из 1 в О - левая ветвь петли (линия с двойной стрелкой). В момент опрокидывания компаратора из 1 в

передним фронтом переводит триггер

34 в 1, входы-коммутатора 20 и счетчика 21 запрещаются, шаговый двигатель 17 останавливается, т.е. в момент t процесс измерения заканчивается и на индикаторе 22 считывается измеренная величина расфокусировки объектива 3. Перевод триггера 34 в 1 в момент появления импульса U. объясняется тем, что до этого импульс и,д перевел триггер 33 в состояние 1, которая с этого момента постоянно подавалась на первый вход элемента И 35. Поэтому в момент появления .импульса и на втором входе

30

элемента И 35 триггер 34 переводит

ся в 1. Процесс измерения расфокусировки следующего объектива 3 начинают с замыкания пусковой кнопки 38, при этом на выходах триггеров 33 и 34 устанавливается О, шаговый двигатель 17 приводит в движение устройство 15, направление которого определяется управляющими импульсами блока 19 сравнения (сигналы э счетчик 21 начинает подсчет числа управляющих импульсов. При определении положения фокальной плоскости

плюс расфокусированного объектива 3 в начальный момент времени А

45 поэтому сигнал U соответствует 1

,

23

на коммутатор 20, триггер 33 и счетчик 21 поступает сигнал (Фиг.7), а на шаговый двигатель 17 - отрицательные импульсы И . Шаговый двига- 50 тель перемещает устройство 15, компенсируя плюс расфокусировку объектива 3, разность значений амплитуд

55 компаратор 23 опрокидывается в триггер 34 опрокидывается в 1, ша- говый двигатель 17 останавливается, счет импульсов прекращается, т.е. процесс измерения заканчивается. Такомпаратор 23 опрокидывается в триггер 34 опрокидывается в 1, ша- говый двигатель 17 останавливается, счет импульсов прекращается, т.е. процесс измерения заканчивается. ТаА и Ag уменьшается и в момент t амплитуды А и А,, становятся равными,

,

КИМ образом, процесс измерения всегда заканчивается опрокидыванием компаратора 23 из 1 в О, что позволяет заканчивать процесс компенсации расфокусировки объектива 3 перемеще- нием тест-объекта 1 строго в одном и том же направлении и тем самым исключить погрешность измерения, обусловленную мертвыми ходами механизма 16 и двигателя 17. Измерение каждого следующего объектива начинается с нажатия пусковой кнопки 38, т.е. со сбрасьюания триггеров 33 и 34, которые также сбрасываются при каждом новом включении питания элементов схе- 15 Шаговый двигатель 17 начинает пере20

мы (вход о элемента ИЛИ 37). По входу счетчика 21 осуществляется предварительная установка нуля устройства.

Определение положения фокальной плоскости объектива 3 устройством по второму варианту осзтцествляется следующим образом.

Световой сигнал, выходящий из испытуемого объектива 3 и содержащий изображение тест-объекта 1, освещенного источником 2 света, проходит коллиматорный;объектив 4, разделяется светоделителем 5 на два пучка, модУ- лируется в каждом пучке поочередным перекрыванием пучков вращающимся полудиском 1i и последовательно проецируется отражающими поверхностями 6 и 7 на фотоприемник 8, формируя изображения тест-объекта 1 в плоскостях 9 и 10. При этом одновременно модулированный световой сигнал, содержащий ( изображение тест-объекта 1, направляется зеркальной поверхностью I3 полу- диЬка I1 на фотоэлектрический преобразователь 39, где из части светового сигнала, прощедщей внеосевую диафрагму 40, цилиндрической линзой 41 в плоскости двухэлементной линейки фотоприемника 18 формируется вытяну- 45 тое изображение тест-объекта 1 в виде светящейся полосы, перпендикулярной направлению размещения элементов линейки 18. При больщих величинах расфокусировки объектива 3 в начальный момент времени изображение тест- Объекта 1 формируется только на одном из двух светочувствительных элементов линейки 18, при этом на выхомещать в ту или другую сторону устройство 15, компенсируя выявленную минус или плюс расфокусировку объектива 3, при этом изображение светящейся полосы на линейке 18 начинает смещаться от края к центру линейки. В момент Т изображение тест-объекта 1 в виде полосы освещает оба светочувствительных элемента линейки 18. На выходах компараторов 24 и 42 одновременно появляются импульсы U,j и и и взимно запрещают друг друга

......, ..

на входах элементов ЗАПРЕТ 46 и 47,

40

де компаратора 24 (при плюс расфокусировке объектива 3) или компаратора 42 (при минус расфокусировке) отрабатывается сигнал U,j или 1) логической 1 (фиг.8 и 9). Сигнал Vо

55

т.е. и и

47

с момента Т становят30 ся равными нулю. Одновременно сигналы и и и g вызывают единичные импульсы, на выходе элемента И 43, которые подаются на вторые входы элементов И 29 и 30, на управляющий 35 вход фазового детектора 27 и через элемент 32 задержки - на управляющий вход фазового детектора 28. На выходах элементов И 29 или 30 появляются управляющие импульсы при минус расфокусировке объектива 3 и V при плюс расфокусировке объектива 3 и через элементы ИЛИ 44 и 45 управля- foT коммутатором 20, триггером 34 и счетчиком 21 , т.е. с момента. Т устройство работает так, как и устройство по первому варианту. До момента Т на В1 1ходе элемента И 43 отрабатыва ется сигнал О, поэтому и 1Т до этого момента времени равны нулю.

Определение положения фокальной плоскости объектива 3 устройством по третьему варианту осуществляется сле дующим образом.

Световой сигнал, выходящш из испытуемого объектива 3 и содержащий изображение тест-объекта 1, освещенного источником 2 света, проходит коллиматорный объектив 4, разделяет50

или проходит элемент ЗАПРЕТ 46 или 47, так как на его запрещающем входе нет запрещающего сигнгша, и в

46

качестве управляющих сигналов U или , через элементы ИЛИ 44 ил и 45 пЬступает на входы коммутатора 20, триггера 33 и счетчика 21. При этом при наличии сигнала U на шаговый двигатель 17 поступают с коммутатора 20 импульсы и20 (фиг.8), а при наличии сигнала U., на шаговый двигатель

по

17 поступают импульсы U независимо от значений аналогового сигнала Ug, показанного точечной линией (фиг.9).

мещать в ту или другую сторону устройство 15, компенсируя выявленную минус или плюс расфокусировку объектива 3, при этом изображение светящейся полосы на линейке 18 начинает смещаться от края к центру линейки. В момент Т изображение тест-объекта 1 в виде полосы освещает оба светочувствительных элемента линейки 18. На выходах компараторов 24 и 42 одновременно появляются импульсы U,j и и и взимно запрещают друг друга

......, ..

на входах элементов ЗАПРЕТ 46 и 47,

5

0

5

т.е. и и

47

с момента Т становят0 ся равными нулю. Одновременно сигналы и и и g вызывают единичные импульсы, на выходе элемента И 43, которые подаются на вторые входы элементов И 29 и 30, на управляющий 5 вход фазового детектора 27 и через элемент 32 задержки - на управляющий вход фазового детектора 28. На выходах элементов И 29 или 30 появляются управляющие импульсы при минус расфокусировке объектива 3 и V при плюс расфокусировке объектива 3 и через элементы ИЛИ 44 и 45 управля- foT коммутатором 20, триггером 34 и счетчиком 21 , т.е. с момента. Т устройство работает так, как и устройство по первому варианту. До момента Т на В1 1ходе элемента И 43 отрабатывается сигнал О, поэтому и 1Т до этого момента времени равны нулю.

Определение положения фокальной плоскости объектива 3 устройством по третьему варианту осуществляется следующим образом.

Световой сигнал, выходящш из испытуемого объектива 3 и содержащий изображение тест-объекта 1, освещенного источником 2 света, проходит коллиматорный объектив 4, разделяет0

II1290

ся светоделителем 5 на диа пучка, модулируется в каждом пучке поочередным перекрыванием пучков вращающимся полудиском 11 и последовательно проецируется отражающими поверхностями 6 и 7 на фотоприемник 8, формируя изображение тест-объекта 1 в плоскос- тя: 9 и 10. При этом одновременно модулированный световой сигнал, содержащий изображение тест-объекта 1, на- 10 но сигнал U с выхода компаратора

24 подается на вторые входы элементов И 29 и 30, на управляющий вход фазового детектора 27 и через элемент 32 задержки - на управляющий вход 15 фазового детектора 28. На выходах элементов И 29 или 30 появляются управляющие импульсы U,

гэ

при минус

правляется зеркальной поверхностью 13 полудиска 11 на фотоэлектрический преобразователь 39, где из части светового сигнала, прошедшей внеосевую диафрагму 40, цилиндрической линзой 41 в плоскости трехэлементной линейки фотоприемников 18 формируется вытянутое изображение тест-объекта 1 в

виде светящейся полосы, перпендику- плюс расфокусировке объектива 3 и лярной направлению размещения элемен- 20 через элементы ИЛИ 44 и 45 управляют тов линейки 18. При больших величинах коммутатором 20, триггером 34 и счет- расфокусировки объектива 3 в началь- чиком 21, т.е. с момента Т устройст- ный момент времени изображение тест- во работает так, как и устройство по объекта формируется на одном из край- первому варианту. Так как каждое сле- них светочувствительных элементов ли- 25 дующее измерение начинается с замыка- нейки 18, при этом на выходе компарарасфокусировке объектива 3 и U при расфокусировке объектива 3

ния пусковой кнопки 38, сбрасывающей 9ьгходы триггеров 33, 34 и 50, то до момента Т на вторых входах элементов И 48 и 49 всегда присутствует сигнал

46 - Ц7 J1U1 i ju 1 с инверсного выхода триггера 50. (фиг.10 и 11). На выходе элемента

И 48 или 49 при этом наблюдаетсяТаким образом, во всех вариантах

управляющий сигнал или , так устройства как минимум один компара- как на вторые входы элементов И 48 тор в цепи дополнительного фотоприеми 49 в качальный момент времени пода- „ ника 18 или линейки фотоприемников ,. ,.JJ -

тора 46 (при плюс расфокусировке объектива 3) или компаратора 47 (при минус расфокусировке) отрабатывается сигнал или U, логической 1 30

ется сигнал 1 с инверсного выхода триггера 50. Управляющий сигнал или Ц,д через элемент ИЛИ 44 или 45 поступает на вход коммутатора 20, триггера 33 и счетчика 21, При этом при наличии сигнала на шаговьй двигатель 17 поступают с коммутатора 20 импульсы и (фиг. 10), а при наличии сигнала на шаговый двигатель 17 поступают импульсы U (фиг.11).

20

При этом в этот момент времени закон изменения аналогового сигнала Ug не имеет значения, т.е. не является информационным сигналом и показан на фиг.10 и 11 точечной линией. Шаговый двигатель при поступлении сигнала U,jo начинает перемещать в ту или другую сторону устройство 15, компенсируя выявленную минус или плюс расфокусировку объектива 3, при этом изображение светящейся полосы на линейке 18 начинает смещаться от края к среднему элементу линейки. В момент Т, когда изображение тест-объекта 1

45

является генератором управляющих импульсов, выходной сигнал компаратора в цепи основного фотоприемника является командным для переброски .Q управляющих импульсов с одного выхода сравнивающего устройства на другой, выходной сигнал устройства управления реверсом является командным для перевода счетчика 21 из режима сложения в режим вычитания импульсов, а сигнал триггера 34 является сигналом окончания процесса измерения расфокусировки объектива 3, т.е. сигналом остановки исполнительного механизма 16 и окончания счета в . счетчике 21 импульсов. Сигнал окончания процесса измерения во всех вариантах устройства отрабатывается только в момент опрокидывания компаратора 23 в цепи фотоприемника 8 из l в о, т.е. при перемещении одного из элементов оптической схемы строго в одном направлении, что позволяет повысить точность измерения

50

55

12

в виде светящейся полосы попадает ип средний элемент линейки 18, на выходе компаратора 24 появляется сигнал 1, который подается на установочный вход триггера 50, опрокидывает его инверсный выход в О, которьп запирает элементы И 48 и 49, т.е. устанавливает нулевой сигнал на выходе элементов И 48 и 49. Одновремен24 подается на вторые входы элементов И 29 и 30, на управляющий вход фазового детектора 27 и через элемент 32 задержки - на управляющий вход фазового детектора 28. На выходах элементов И 29 или 30 появляются управляющие импульсы U,

гэ

при минус

плюс расфокусировке объектива 3 и через элементы ИЛИ 44 и 45 управляют коммутатором 20, триггером 34 и счет- чиком 21, т.е. с момента Т устройст- во работает так, как и устройство по первому варианту. Так как каждое сле- дующее измерение начинается с замыка-

расфокусировке объектива 3 и U при расфокусировке объектива 3

ника 18 или линейки фотоприемников -

является генератором управляющих импульсов, выходной сигнал компаратора в цепи основного фотоприемника является командным для переброски управляющих импульсов с одного выхода сравнивающего устройства на другой, выходной сигнал устройства управления реверсом является командным для перевода счетчика 21 из режима сложения в режим вычитания импульсов, а сигнал триггера 34 является сигналом окончания процесса измерения расфокусировки объектива 3, т.е. сигналом остановки исполнительного механизма 16 и окончания счета в . счетчике 21 импульсов. Сигнал окончания процесса измерения во всех вариантах устройства отрабатывается только в момент опрокидывания компаратора 23 в цепи фотоприемника 8 из l в о, т.е. при перемещении одного из элементов оптической схемы строго в одном направлении, что позволяет повысить точность измерения

131290

расфокусировки объектива 3 за счет исключения погрешностей, обусловленных гистерезисом блока 19 сравнения и мертвыми ходами в узлах кинематической связи исполнительного механиз

ма 16 и перемещаюпшхся элементов (например, тест-объекта 1 и осветителя 2) оптической схемы.

Формула изобретения Ю

1. Устройство для определения положения фокальной плоскости объектива, содержащее соосно установленные осветитель, тест-объект, испытывае- 15 мый объектив, светоделитель, расположенный под углом к его оси, фокусирующий элемент, выполненный в виде двух плоских отражателей с дополнительным объективом, установленным между испы- 20 тываемым объективом и светоделителем, установленных по разные стороны от светоделителя в каждом из двух каналов, образованных светоделителем, модулятор, выполненный в виде подвижной 25 заслонки, сторона которой, обращенная к светоделителю, выполнена зеркальной и установлена с возможностью вращения между светоделителем и плоскими отражателями, первый фотоприемник, свето- 30 емник выполнен в виде двухэлементноприемная площадка которого расположена по середине между фокальными плоскостями плоских отражателей, второй фотоприемник, установленный в одном из двух каналов, образованных свето- делителем и модулятором, и блок сравнения, содержащий фазовый детектор, соединенный одним входом через усилитель с первым фотоприемником, другим входом - с вторым фотоприемником, вы- ходом - с индикатором и через исполнительный механизм - с осветителем и тест-объектом, отличающеес я тем, что, с целью повьшения точности измерения за счет снижения погрешностей из-за гистерезиса сравнения и мертвого хода исполнительного механизма, в него введены коммутатор включенный между выходом блока сравнения и входом исполнительного механизма, реверсивньш счетчик, включенный между выходом блока сравнения и индикатором, последовательно соединенные первый триггер, элемент И и второй триггер, подключенный выходом к соединенным между собой управляющи входам реверсивного счетчика и коммутатора, причем соединенные между собой соответствующие входы первого и

14

второго триггеров являются управляющим входом устройства, соответствующие входы первого триггера и элемента И подключены к входам коммутатора, а в блок сравнения введены последовательно соединенные дополнительные - усилитель и фазовый детектор, первый и второй компараторы, первый и второй элементы И и элементы НЕ и задержки, при этом дополнительный усилитель подключен входом к первому фотоприемнику, первый компаратор подключен входами к выходам фазового детектора и дополнительного фазового детектора и выходом - к первому входу первого элемента И и перв.ому входу второго элемента И через элемент НЕ, второй компаратор включен между вторым фо- топриемником и соответствующим входом фазового детектора и подсоединен выходом к coe ffii eнным между собой BTOpbiM входам йервого и второго элементов И,-выходы которых являются выходом блока сравнения, и через элемент задержки - к соответствующему входу дополнительного фазового детектора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй фотоприго линейного фотоприемника с внеосе- вой диафрагмой, расположенной перед ним, и в блок сравнения дополнительно введены третий компаратор, первый и второй элементы ИЛИ, третий элемент И и первый и второй элементы ЗАПРЕТ, подключенные выходами к одним входам первого и второго элементов ИЛИ, включенных между выходами первого и второго элементов И и выходом блока сравнения, причем третий элемент И включен между входом элемента задержки и выходом второго компаратора, соединенного выходом с управляющим вхо- дом первого элемента ЗАПРЕТ, подключенного входом к соединенным между собой выходу третьего компаратора, управляющему входу второго элемента ЗАПРЕТ;и сбответствующему входу третьего элемента И, при этом второй и третий компараторы подключены входами к соответствующим элементам второго фотоприемника.

3, Устройство по п.I, о т л и ч а55

ю щ е е с я тем, что второй фотоприемник выполнен в виде трехэлементного линейного фотоприемника с внеосе- вой диафрагмой, расположенной перед ним, и в блок сравнения дополнительно введены первый и второй элементы ИЛИ, третий и четвертый элементы И, третий и четвертый компараторы и триггер, причем первый и второй элементы ИЛИ включены между выходами первого и второго элементов И и выходом блока сравнения, триггер подключен входами к управляющему входу устройства и к выходу второго компаратора и выходом - к первым входам третьего и четвертого элементов И, соединенных выходами с соответствующими входами первого и второго элементов ИЛИ и вторыми входами .- с выходами третьего и четвертого компара торов, подсоединенных входами к край ним элементам второго фотоприемника.

Ш

f5

подключенного средним элементом к входу второго компаратора.

4,Устройство по П.1, отличающееся тем, что зеркальная сторона модулятора вьтолнена с непрозрачным секторным участком с коэффициентом отражения не более 0,1, причем его площадь не менее тшощади проекции вдоль оптической оси фокусирующего элемента,

I

5.Устройство поп.1,отлича- ю щ е е с я тем, что в качестве фазового детектора и дополнительного фазового детектора используются соответственно первый и второй блоки выборки-хранения.

fi-J

iw

22

В

21

/

19

Е

Изобретение относится к приборостроению и позволяет.повысить точность измерения. Световой сигнал, выходящий из испытуемого объектива 3 и содержащий изображение тест-объекта 1 , освещенного источником света В /J (Л 18 to 1ч9 СО

33

12

,4a

Фиг.З

BuffA

CpLfS.

)

Ugufx.1

fS:

If

«

SUro IJof

(ffi/sff

8 Аб f7 B }7 tJe 6A

3xf|,/V -xA/yW-- flx AA u V AA/Vn

24 I 1и2Ц .

Иппппппрппрге gx hППППППППpПГ

,2J.

t;

hnnnnnni

и

24

го

ц

20

ППППППП,,. -,

LJ ULJ

Фм.б

1%

ПГ i

29

hnnnnnnnn

.%

(/2J

JUUULnJUUU

U2

Фиг.1

- ;t,,. 8«.гП П

exji

innnn|inn in в .г « l П П П q l ДЛ

IIIU24I

23

РПППП

nep

hnn

I

h nnnjinnnnpnr,

(

tUL

,30

II

hnnnnj pn

p П П t

fJ34 M20

°

рпппппп .

ULIU

a

Фиг.

и

U24I

h nnnjinnnnpnr,

#

ijw I

hnnQ

t

20

.)l/V-vVWb-r|juuuuuuuu

II-Фиг.9

л, 4,

8х;

Ua

f

.-. - /

.-... V..- V У

4 Aj

iL

Bx2i рпппппрп

.,.%

ax3

П П П 1 П

.%

пппп

jyu ииии 1гшт

.;/

Составитель В. Добровольский Редактор А. Лежнина Техред Л.Олейник- Корректор С. Шекмар

7891/37

Тираж 799Подписное

ВНИИГТИ Государственного комитета СССР

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

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