Устройство для контроля фокусного расстояния и линейного увеличения оптических и оптико-электронных систем Советский патент 1988 года по МПК G01M11/00 

СЛ

С

13

Изобретение относится к области приборостроения и может быть исполь- .зовано для контроля оптических и оптико-электронных систем, например объективов, оптико-электронных преобразователей при технологическом контроле и сборке.

Целью изобретения является повьше- ние точности контроля .

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - оптическая схема узла тест-объекта; на фиг.3 - функциональная схема блока управления; на фиг.4 - временные диаграммы работы элементов устройства. I

Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, блок 2 формирования изображений двух световых марок, состоящий из узла тест-объекта 3, микрообъектива 4, переносящего изображение тест-объекта в плоскость анализа, дискретный фотоэлектрический преобразователь 5, выполненный на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС), информационный, выход которого соединен с первым входом амплитудного дискриминатора 6, состоящего из последовательно соединенных усилите- ля 7 и D-триггера 8, выход Которого (первый выход амплитудного дискриминатора 6) подключен к первому входу блока 9 временной селекции, состоящего из двух формирователей 10 и 11, двух триггеров 12 и 13 и логического элемента К 14, коммутатор 15, выполненный, например, в виде соединения логических элементов И 16 и 17 и логического элемента ИЛИ 18, формирова- тель 19 заполняющих импульсов, выполненный например, в виде триггера 20, счетчик 21, счетный вход которого подключен к выходу коммутатора 15, выход счетчика 21 соединен с инфор- мационным входом индикатора 22, элемент 23 временной задержки, блок 24 управления, выход опроса которого подключен к управляющему входу дискретного фотоэлектрического преобра- зователя 5, выход тактирующий - к второму входу амплитудного дискриминатора 6, к первому входу коммутатора 15, к второму входу коммутатора 15 через формирователь 19 заполняю- щих импульсов, а синхронизирующий - к второму входу блока 9 временной селекции, к установочному входу индикатора 22 и через элемент 23 вре5

1

Q

5

0 0 5 Ю 5 0 5

262

менной задержки к входу сброса счетчика 21, третий и четвертый входы коммутатора 15 подключены соответственно к первому выходу амплитудного дискриминатора 6 и к выходу блока 9 временной селекции, узел тест-объекта 3 выполнен в виде двух щелевых диафрагм 25 и 26 и объектива 27, блок 24 управления вьшолнен в виде генератора 28, выход которого соединен с тактирующим входом D-триггера 8, с вторым входом логического элемента И 16, счетньш входом триггера 20, счетчика 29, вход которого подключен к генератору 28, дешифратора 30, вход которого подключен к счетчику 29, выходы дешифратора 30 соединены с входами Установка нуля счетчика 29, триггеров 12 и 13, индикатора 22, входом элемента 23 временной задержки, логического элемента И 31, входы которого подключены к выходу генера- . тора 28, дешифратора 30 и формирователя 32 фазных сигналов, вход которого подключен к выходу логического элемента И 31, выход формирователя 32 фазных сигналов соединен с преобразователем 5 блока.

Контролируется оптическая или оп- тико-электрбнная система 33, например объектив или электронно-оптический преобразователь.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 света (фиг.1) освещает щелевые диафрагмы 25 и 26, установленные в фокальной плоскости объектива 27 (фиг,2), при контроле фокусного расстояния или в предметной плоскости объектива 27, при контроле линейного увеличения.

Изображение щелевых диафрагм 23 и 26, построенное оптической системой 33, переносится микрообъективрм 4 в плоскость анализа, в которой установлен дискретный фотоэлектрический преобразователь 5, который по сигналам, поступающим с выхода опроса блока 24 управления, периодически формирует видеосигнал в виде пос- дедовательности видеоимпульсов, оги- бающая которых пропорциональна распределению освещенности в изображении щелевых диафрагм 25 и 26.

Сигналы опроса ПЗС 5 формируются из импульсной последовательности генератора 28, сигналы с которого поступают на счетчик 29. Дешифратор 30

формирует временные интервалы опроса ПЗС 5 и импульсы сброса.

Логические сигналы, формируемые дешифратором 30, и импульсная последовательность, формируемая генератором 28, поступают на входы логического элемента И 31, на выходе которо го формируются пачки импульсов, пос тупающих на формирователь 32 фазных сигналов опроса ПЗС 5.

Видеоимпульсы усиливаются усилителем 7 и дискриминируются по амплитуде D-триггаром 8, на тактирующий вход которого поступают тактирующие импульсы с генератора 28. На выходе D-триггера 8 формируются два импульса (фиг.4, И 8), расстояние между серединами которых пропорционально фокусному расстоянию или линейному увеличению оптической системы 33.

Импульсы, снимаемые с выхода D- триггера 8, поступают на формирователи 10 и 11, формирующие по передне му и заднему фронтам короткие импуль сы, поступающие на счетные входы триггеров 12 и 13. Сигналы, снимаемые с выходов триггеров 12 и 13, поступают на входы логического элемента И 14, на выходе которого формируется импульсный сигнал, длительность которого равна времени между формированием заднего фронта первого импульса и передним фронтом второго импульса, снимаемого с D-триггера 8 (фиг.4, И 14).

Импульсный сигнал, снимаемый с выхода логического элемента И 14, поступает на первый вход логического элемента И 16, на второй вход которого поступают импульсы тактовой частоты с тактирующего выхода (фиг.4, 24б) блока 24 управления.

Два импульсных сигнала, снимаемых с выхода D-триггера 8, поступают на первый вход логического элемента И 17, на второй вход которого поступают сигналы с выхода формирователя 19 заполняющих импульсов, осуществляющего деление На два частоты тактовых импульсов, поступающих на счетный вход формирователя 19 тактирующего выхода (фиг.4, 246) логического элемента И 14.

На выходе логических элементов И 16 и 17 последовательно формируются пачки импульсов, поступающие на входы логического элемента ИЛИ 18,

осуществляющего их логическое суммирование.

Импульсная последовательность, формируемая на выходе логического элемента ИЛИ 18, подсчитывается счетчиком 21, при этом информация, содержащаяся в счетчике 21, индицируется в индикаторе 22.

Перед каждым циклом опроса блок 24 управления формирует сигнал сброса, который с синхронизирующего выхода (фиг.4, 24а) поступает на вхоДы сброса триггеров 12 и 13, установочнь1й вход индикатора 22 и через элемент 23 временной задержки на вход сброса счетчика 21,

Таким образом, в счетчике 21 за один цикл опроса накапливаются импульсы, 1исло которых пропорционально расстоянию между центрами изображений щелевых диафрагм 25 и 26, которое определяется

25

N + -N- - г 2

где N - число импульсов, накопленных в счетчике 21;

N,

-«- - число импульсов, пропорциональное длительности

первого импульса, снимаемого с выхода D-триггера 8; NJ - число импульсов, пропорциональное длительности

импульса, снимаемого с выхода логического элемента И 14;

N,

-Т- - ЧИСЛО импульсов, пропорциональное длительности второго импульса, снимаемого с выхода D-триггера 8.

Фокусное расстояние или увеличение оптической системы 33 пропорционально результату, накопленному в счетчике 21, и определяется выражением

f..o В,., k-N,

где jBno - фокусное расстояние, линейное увеличение контролируемой оптической системы 33; k - коэффициент пропорциональности, определяемый конструктивными параметрами бло5 13

ка 2 формирования изображения двух световых марок и дискретного фотоэлектрического преобразователя 5;

N - число импульсов, накопленное в счетчике 21 . С целью уменьшения погрешности дискретности заполнения временных интервалов частота тактовых импульсов, поступающих на логический элемент И 16 и триггер 20, может быть выбра- на выше частоты опроса дискретного фотоэлектрического преобразователя 5.

При контроле фокусньпс расстояний оптической системы 33 объектив 27 используется как коллимирзпощий. При контроле линейного увеличения оптической системы 33 объектив 27 используется как объектив.переноса изображения щелевых диафрагм 25 и 26 в предметную плоскость контролируемой оптической системы 33 или в плоскость расположения катода электронно- оптического преобразователя в случае, выполнения системы 33 в виде электронно-оптического преобразователя.

I

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерений за счет уменьшения влияния изменения величины потока излучения, падающего на дикретный фотоэлектрический фотопреобразователь при изменении величинь: светопропуска контролируемого объектива или изменении яр- костного усиления электронно-оптического преобразователя.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля фокусного расстояния и линейного увеличения оптических и оптико-электронных систем, содержащее источник света, оптически связанный через блок формирования изображений двух световых

марок с оптическим входом дискретно

5 O

j. 0

5

0

26,6

го фотоэлектрического преобразователя, управляющий вход которого соединен с выходом опроса блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно содержит индикатор, элемент временной задержки, счетчик, блок временной селекции, формирователь заполняющих импульсов, коммутатор и амплитудный дискриминатор, первый вход которого соединен с информационным выходом дискретного фотоэлектрического преобразователя, второй вход - с тактирующим выходом блока управления, с первым входом коммутатора и с вторым входом коммутатора через формирователь заполняющих импульсов, а выход - с третьим входом коммутатора и с первым входом блока временнной селекции, второй вход блока временной селекции подключен к синхронизирующему выходу блока управления, к установочному входу индикатора и через элемент временной за- держки - к входу сброса счетчика, четвертый вход и выход коммутатора соединены соответственно с выходом блока временной селекции и со счетным входом .счетчика, выход которого подключен к информационному входу индикатора..

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что блок временной селекции содержит два триггера, логический элемент И и два фор- мирова еля, входы .которьк соединены с первым входом блока, а выходы соединены соответственно со счетными входами триггеров, входы сброса которых подключены к второму входу блока, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента И, выход которого соединен с выходом блока, при этбм входы формирователей являются первым входом блока временной селекции, входы установки в О триггеров - вторым входом, а выход логического элемента И - выходом блока временной селекции.

Г

-1Ij

(pusl

Изобретение относится к испытательным устройствам и может быть использовано в качестве устройства для испытания оптических систем. Цель изобретения - повышение точности контроля. Устройство содержит источник света, формирователь изображения двух световых марок, дискретный фотоэлектрический преобразователь и блок управления. Повышение точности контроля достигается введением элемента временной задержки, счетчика, блока временной селекции, формирователя за- полнякяцих импульсов, коммутатора и амплитудного дискриминатора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

28

yif

Гм

l,« 27l

tJI

Фиг. 2

30

31

3Z

Вилод опроса

к ffAOKJl S

,J

гца

Фиг,

и

7 8

П П 12 }Э

rt гча

JL

JL

-;.

jiiik.

JL

JL

Фие.