Фокусирующее устройство Советский патент 1989 года по МПК G01M11/00 

/ ел

о

О)

со

О5

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности фокусирования за счет исключения механической системы сканирования. Блок 2 формирования изображения двух диафрагм, освещаемый источником 1 света, формирует с контролируемым объективом 28 изображения двух диафрагм, смещенных по глубине друг относительно друга. Между плоскостями изображения диафрагм установлен прибор 6 с зарядовой связью. Синхрогенератор 7 формирует сигналы опроса прибора 6 с зарядовой связью, на выходе которого формируется два видеоимпульса. Гармоническая составляющая двух видеоимпульсов, смещенных по времени, выделяется блоком 16 выделения гармонической составляющей. Разностный сигнал выделяется блоком 19 коммутации, управляемым блоком 13 формирования временных интервалов, подключенным к синхрогенератору 7. Знак дефокусировки контролируемого объектива 28 индицируется индикатором 24. Перемещение контролируемого объектива 28 проводится приводом 26 вручную или автоматически. Величина дефокусировки контролируется индикатором 27.

Флг/

3150b

Изобретение относится к измерительной технике п (-южет быть исполь- зонапо плл фокусирования изображения объекта в различных устройствах, например при технологическом и аттестационном контроле рабочего отрезка объективов.

Цель изобретения - повышение точности фокусирования.

Па фиг. 1 представлена функциональная схема фокусирующего устройства; на фиг. 2 - плоскости форми- ропания изображений двух диафрагм (Л, б) и плоскость анализа (и); на фиг, 3 - временные диаграммы сигналов, формируемых на выходах отдельных блоков и узлов.

Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, оптический блок 2 формирования изображений двух диафрагм, выполненный в В1ще целевых диафрг1гм 3 и А, коллимирующего объектива 3, целевые диафрагмы 3 и 4 смещены относительно оптической , оси кoллимиp;, объектива 5 и расположены в двух плоскостях,симметрично смещенных относительно фокальной плоскости коллимирующего объектива 5, фотонреобразовятсль 6, выно1)ненный Б виде 1Г11ибпра с зарядорой связью, сипх.рогенератор 7, вынолненный в генератора 8, сч,тчика 9, вход которого подключе к генератору 8, дег.шфратора 10, вход которого подключен к выходу счегчика 9, логического элемента 1 11, входы которого подключен,i к гот ератору 3 и дешифратору 10 формирователи 12, вход которого под- ючпчеп к выходу логического элемента И И, вькод формирователя 12 соединен с преобразователем 6, блок 13 Нормирования временных интервалов, ззьсюлнениьгй в Л1де триггеров 14 п 15 установочные входы которых подключе- )1ы к дешифратору 10, блок 16 выделения гармо1пг-1сской составляющей, вы- нолненньп в виде полосового фильтра 17, оход которого подключен к выходу нреобрлзователя б, детектора 18, вход которого подключен к выходу по- лосопого ф1шьтра 17, блок 19 коммутации, выг1олнен1 ый в виде кл 0чев1)х элементов 20 и 21, информационные вхды которык подключены к выходу детек тора 18, управляющие входы ключевых элементов 20 и 21 соединены с выходами триггеров 14 и 15, инвертирукщего усилителя 22, вход которого подключен к 1зыл.)ду ключевого элемента 21, фильтра 23 нижних частот, вход которого подключен к вьгходу ключевого элемента 20 и инвертирующего усилителя 22, индикатор 24 и усилитель 25 мощности, входы которых подключены к выходу фильтра 23 нижних частот привод 26, вход которого подключен к выходу усилителя 25 мощности, индикатор 27.

Контролируется рабочий отрезок объектива 28.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 света формирует пучки лучей, направляемые на щелевые диафрагмы 3 и 4, входящие в блок 2 формирования изображений двух диафрагм, изображения щелевых диафрагм 3 и 4 с помощью коллимирующего объектива 5 и контролируемого объектива 28 строятся на фоточувствительных площадках преобразователя 6.

Преобразователь 6, управляемый синхрогенератором 7, преобразует распределение интенсивности потока излучения в изображении щелевых диафрагм 3 и 4 в периодический видеосигнал, ггоступаюший на вход полосового фильтра 17, вхо/ пдего в блок 16 выделения гармонической составляющей

Синхрогенератор 7 формирует имнуль сы опроса преобразователя 6 следующим образом.

Генератор 8 формирует ш-шульсы, поступающие на счетчик 9. Дешифратор 10 совместно со счетчиком 9 формирует время накопления зарядов в преобразователе и время считывания.

При считывании сигналов с преобразователя 6 дешифратор 10 формирует вспомогательный сигнал, поступающий на преобразователь 6, по которому осуществляется перепись информации в его выходной регистр, также формируется Лог. 1, сигнал, поступающий на вход логического элемента И 11, с выхода которого сигналы поступают на форМ1-фователь 12, формирующий сигналы опроса преобразователя 6. Дешифратор 10 формирует также сигналы, поступающие на установочные входы триггеров 14 и 15.

На выходе триггеров 14 и 15 последовательно формируются два временных ттервала (фиг. 3), Начало первого време1шого интервала формируется после начала считывания сигнала с пре515

обраэователя 6. Окончание первого временного интервала совпадает с серединой временного интервала опроса преобразователя 6.

Начало второго временного интервала совпадает с серединой временного интервала опроса преобразователя 6, окончание второго временного интервала осуществляется перед окончанием или одновременно с окончанием опроса преобразователя 6.

Гармоническая составляющая, выделяемая полосовым ф):льтром 17, дктек- т. ; уется детектором 18 и поступает н информационные входы ключевых элементов 20 и 21, входящих в блок 19 коммутации и управляемых триггерами 14 и 15. С ьыхода клпчевого элемента ZO и и:шертирующего усилителя 22 ин- вертирующего сигнала снимаемые с клю черого элемента 21 сигналы поступают на вход фильтра 23 нижних частот.

На выходе фильтра 23 нижних частот формируется сигнал, равный раз- ности амплитуд гармонической составляющей в двух частях видеосигнала, снимаемого с преобразователя 6.

Сигнал с выхода фильтра 23 нижних частот поступает на индикатор 24 или усилитель 25 мощности, с выхода которого усиленный сигнал поступает на привод 26, свячанный с коитроллируе- мым объективом 28, или преобразователь 6,

При номинальном рабочем отрезке объектива 28 плоскости изображения щелевых диафрагм 3 и 4 d и б (фиг.2) смегдены на одинаковое рлсстояние, относительно плоскости в, в которой расположены фоточувствительные площадки преобразователя 6.

При этом изображения диафрагм 3 и 4 одинаково расфокусированы относительно фоточувствительных площадок преобразователя 6 и на его выходе формируются два сигнала (фнг. 3,а), форма которых одинакова. Вследствие того, что гармоническая составляющая коммутируется на вход фильтра 23 Н1-{лших частот последовательно и с дополнительной инверсией, на его выходе формируется сигнал, амплитуда которого равна нулю. Индикатор 24 индицирует нуль, привод 26 не перемеща- ется.

При неноминальном рабочем отрезке объектива 28 плоскости изображения щелевых диафрагм смещены на одинако

д

5 0

5

О

.Q

., Q

5

66

вое расстояние относительно плоскости, в которой расположены фotoчyвcт- вительные площадки преобразователя ,$,.

При этом изображение одной диафрагмы менее сфокусировано (линейный размер больше) на фоточувствительные площадки преобразователя 6, а изображение другой диафрагмы - более сфокусировано (линейный размер меньше).

На выходе преобразователя 6 формируются два сдвинутых один относительно другого сигнала, форма которых не одинакова (фиг. 3,б). Отличается амплитудно-частотный спектр сигналов. Амплитуда гармонической составляющей, вьщеляемой полосовым фильтром 17 для двух сигналов не одинакова.

На выходе фильтра 23 нижних частот формируется напряжение, знак которого связан со знаком смещения изображений щелевых диафрагм 3 и 4,

Контролируемый объектив 28 смещается вручную или автоматически с помощью привода 26 При подключении усилителя 25 мощности к выходу фильтра 23 нижних частот. Величина смещения индицируется индикатором 27,

Таким образом, осуществляются поиск и фиксация положения фокальной плоскости контролируемого объектива 28 в ручном или автоматическом режимах .

Начало первого и окончание второго временного интервала, формируемого триггерами 14 и 15 не совпадает с временем начала и окончания опроса преобразователя 6 для исключения влияния гармонических составляющих, выделяемых полосовым фильтром 17, вызванных постоянной составляющей видеосигнала, формируемой за счет светового фона, падающего на фоточувствительные площадки преобразователя 6.

Использование устройства позволит повысить точность фокусирования и надежность устройства за счет исключения механической системы сканирования .

Формула изобретения

7150

этом вход полосового фильтра подключен к выходу фотопреобразователя, а выход - к входу детектора, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности фокусирования, в него введены синхрогенератор, состоящий из генератора, счетчика, дешифратора, логического элемента И и формирователя, блок формирования временных интервалов, состоящий из двух триггеров, блок коммутации, состоящий из двух ключей, инвертирующего усилителя и фильтра нижних частот, усилитель мощности, привод, первый и второй индикаторы, причем выход генератора подключен к первому входу логического элемента И и к первому входу счетчика, к второму входу которого подключен первый выход дешифратора, вход которого подключен к выходу счетчика, второй выход дешифратора подключен к второму входу логического элемента И, выход которого через формирователь подключен к первому входу фотопреобразователя, к втрому входу которого подключен третий выход дешифратора, четвертый выход дешифратора подключен к установочному входу первого триггера, пятый выход дешифратора подключен к входу

Q 8 S

8

сброса первого триггера и установочному входу второго триггера, шестой выход дешифратора подключен к входу сброса второго триггера, выходы первого и второго триггеров подключены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, информационные входы ключей соединены и подключены к выходу детектора, выходы первого и второго ключей подключены к входу фильтра нижних частот, причем выход второго ключа через инвертирующий усилитель фильтра нижних частот соединен с первым индикатором и с последовательно соединенными усилителем мощности и приводом, причем к выходу привода подключен второй индикатор.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования изображений двух диафрагм выполнен в виде двух диафрагм и объектива, диафрагмы симметрично смещены в направлении, перпендикулярном оптической оси объектива, диафрагмы смещены одна относительно другой в направлениях, параллельных оптической оси объектива, а фотопреобразователи выполнены в виде прибора с зарядной связью.