Устройство регулировки осветительно-проекционных систем Советский патент 1990 года по МПК G02B7/00 

Изобретение относится к светотехническим измерениям, и может быть использовано для регулировки и юстировки кино- и фотоаппаратуры, а также для настройки, калибровки и аттестации оптической контрольно-измерительной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение точности регулировки и повышение оперативности процесса регулировки.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 - светоприем- ник; на фиг.З - схема блока индикации: на фиг.4 - блок-схема алгоритма работы.

Устройство регулировки осветительно- проекционных систем содержит корпус 1 (на фиг. 1 показан контурной линией), внутри которого закреплен объектив 2 со светопри- емником 3. Светоприемник 3 содержит све- тоделительный элемент 4, выполненный в

виде полупрозрачной пластины, установленной под углом 45° к оптической оси. В фокальной плоскости объектива 2 со стороны отражающей поверхности светодели- тельного элемента 4 закреплены в пластине

5входные торцы волокон световода 6, а с противоположной стороны поверхности светоделительного элемента 4 закреплен фотоэлемент 7. Выходные торцы световода

6закреплены во втулке 8 по окружности диаметром Д. Установленный на диаметре Д фотодиод 9 жестко закреп лен в цанговом зажиме 10 (фиг.2), установленном на выполненном с возможностью вращения на диске 11, при этом диаметр фотодиода 9 не превышает шага размещения выходных торцов световода 6, диск 11 кинематически связан с электроприводом 12, а цанговый зажим 10-скорпусом 1 посредством пружины 13.

сл со

о

со

о VI

Выходы фотоэлемента 7 и фотодиода 9 подключены соответственно к первому и второму входам аналогового коммутатора 14.

Аналоговый коммутатор 14 представля- ет собой двухканальный коммутатор аналоговых сигналов. Вход управления аналогового коммутатора 14 подключен к второму выходу регистра 15 адреса. Выход аналогового коммутатора 14 соединен с входом усилителя 16 постоянного тока, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора 17. На инвертирующий вход компаратора 17 подано опорное напряжение Uon.

Выход усилителя 16 соединен также с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя 18, к входу выбора режима (преобразование или гашение) работы которого подключен первый выход регистра 15. Выход готовности данных аналого-цифрового преобразователя 18 подключен к тестируемому входу микроЭВМ 19. Выходы данных аналого-цифрового преобразователя 18 соединены с входной шиной ми- кроЭВМ 19. Выход готовности аналого- цифрового преобразозателя 18 подключен к тестируемому входу (к входу прерывания) микроЭВМ 19 через инвертор 20. Выход компаратора 17 подключен к тестируемому входу счетчика внешних событий микро- ЭВМ 19. К входу начальной установки микроЭВМ 19 подключен выход датчика 21 начального положения.

Первая выходная шина микроЭВМ 19 соединена с входной шиной регистра 15, вход стробирования которого подключен к выходу фиксации адреса микроЭВМ 19. Третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы регистра 15 подключены к вто- рому, третьему, четвертому, пятому и шестому входам блока 22 индикации, к первому входу которого подключен выход стро- . бирования записи микроЭВМ 19, выходные его шины подключены к соответствующим входным шинам блока 22 индикации.

Блок 22 индикации (фиг.З) содержит три многоразрядных знаковых индикатора 23 - 25, в качестве которого можно использовать семисегментные светодиодные ин - дикаторы. Входы индикаторов 23 - 25 подключены соответственно к выходам дешифраторов 26 - 28 двоично-десятичного кода в код для знаковых индикаторов. Каждый из дешифраторов 26-28 может быть выпол- ней в виде набора микросхем для преобразования двоичного кода одной десятичной цифры в код для индикатора.

Входы дешифраторов 26 - 28 подключены к выходам регистров 29-31 соответственно. Количество разрядов последних определено разрядностью соответствующего знакового индикатора. Выходы регистров 32 и 33 подключены к входам двоично-десятичных дешифраторов 34 и 35 соответственно. К входу разрешения дешифратора 35 подключен генератор 36 импульсов. Выходы дешифраторов 34 и 35 поразрядно соединены и подключены к соответствующим светодиодам 37 (371, 372

37). Количество разрядов дешифраторов 34 и 3.5 и количество светодиодов 37 равно количеству волокон световода 6. Если число волокон не более 16, каждый из дешифраторов 34 и 35 можно выполнить на микросхеме 155 ИД 3, выходы которых через повторители с открытым коллектором соединены и подключены к светодиодам 37. Первые входные информационные шины регистров 29 - 33 соединены с первой входной шиной блока 22 индикации, а вторые их входные информационные шины - с второй шиной блока 22 индикации.

Первые входы элементов 2ИЛИ-НЕ 38 - 42 соединены с первым входом блока 22 индикации, вторые их входы подключены соответственно к второму, третьему, четвертому, пятому и шестому входам блока 22 индикации, а их выходы - к входам стробирования регистров 29 - 33 соответственно.

Датчик 21 начального положения (фиг.2) выполнен в виде светодиода 43 и фотодиода 44, установленных соосно и перпендикулярно плоскости диска 11, в котором выполнено отверстие, при этом ось светодиода 43 и фотодиода 44 совпадает с осью отверстия и расположена в промежутке между волокнами световода 6 в плоскости пластины 5.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от объекта наблюдения фиксируется объективом 2 в его фокальной плоскости, совпадающей с внутренней поверхностью пластины 5. Информация об освещенности локальных участков в фокальной плоскости волокнами световода 6 передается на фотодиод 9, одновременно световой поток обьектива2, проходя через светоделительный элемент 4, подается на фотоэлемент, передающий информацию о суммарном световом потоке. При запуске электропривода 12 фотодиод 9, сканируя по торцам волокон, формирует импульсы, пропорциональные освещенности соответствующих локальных участков фокальной плоскости.

Напряжение с фотоэлемента 7 и фотодиода 9 поступает соответственно на первый и второй входы аналогового коммутатора 14.

Обработка сигналов, поступающих на входы коммутатора 14, происходит следую- щим образом. Сначала измеряются сигналы, характеризующие освещенность отдельных точек фокальной плоскости объектива 2, т.е. измеряются сигналы, снимаемые с фотодиода 9 в процессе его вращения. После того как измерена освещенность во всех требуемых точках, измеряется общий световой поток объектива.

Затем проводят необходимые вычисления и на индикацию выводят: величину, ха- рактеризующую суммарный световой поток от объектива наблюдения (коллиматора); неравномерность освещенности светового потока, определяемую по формуле

ЕмаКС-ЕмИН--

Не

0)

Емакс Ь ЕМИН

где Емакс и Емин - соответственно максимальное к минимальное значения освещённости локальных участков фокальной плоскости объектива 2, величину, характеризующую контраст изо- бражения от объекта наблюдения, определяемую по формуле

Емакс

|/ -г,-мин

(2)

так как ЭДС, вырабатываемую фотоэлемен- том 7 и фотодиодом 9, пропорциональным освещенности соответствующих участков, из выражений (1) и (2) можно представить через ЭДС, вырабатываемую на фотодиоде 9, в следующем виде

имакс-имцн „

Н«

UMSKC + Омин

иакс

(4).

где Кмакс и UMHH - соответственно значения напряжений, снимаемых с фотодиода 9 вточках с Максимальной и минимальной освещенностями.

В алгоритме работы устройства (фиг.4) цикл обработки начинается с выдачи сигнала сброса датчиком 21 начального положения, который должен быть установлен так, чтобы он выдавал сигнал сброса на микроЭВМ 19 при отсутствии полезного сигнала и после выдачи информации на индикаторы. Сигнал сброса устанавливает счетчик команд микроЭВМ 19 в О и запрещает обработку прерываний.

Подключение фотодиода 9 к усилителю 16 и перевод аналого-цифрового преобразователя 18 в режим гашения производится

5 10

15

0

5

0

5

0

,-

е

0

соответствующей установкой второго и первого разрядов регистра 15 адреса. Установка требуемых значений разрядов производится выдачей соответствующего адреса по первой выходной шине микро- ЭВМ 19, которые записываются в регистр 15 по сигналу фиксации адреса. Этот сигнал появляется на выходе фиксации адреса микроЭВМ 19 при выдаче адреса по первой выходной шине. В счетчик внешних событий микроЭВМ 19 заносится число, определяемое количеством контролируемых локальных участков.

В ячейки памяти микроЭВМ 19, в которых должка храниться информация об осве- щенности в контролируемых точках, заносится О.

Наличие полезного сигнала контролируется по уровню сигнала на тестируемом входе счетчика внешних событий микро- ЭВМ 19. При появлении полезного сигнала (когда фотодиод 9 пересекает световой поток одного из волокон световодов 6) выход компаратора 17 переходит в состояние логической единицы.

Величина напряжения Do выбирается такой, чтобы компаратор 17 не срабатывал при отсутствии полезного сигнала.

Перевод аналого-цифрового преобразователя 18 в режим преобразования производится соответствующей установкой второго разряда регистра 15. После окончания измерения и при готовности данных аналого-цифровой преобразователь 18 устанавливает на тестируемом входе микро- ЭВМ 19 уровень логического О.

МикроЭВМ 19 считывает данные с выходной шины аналого-цифрового преобразователя 18. Если измеренное значение больше того, которое записано в ячейку памяти, где должно находиться число, характеризующее освещенность в данной точке, то оно переписывается в указанную ячейку.

Перевод аналого-цифрового преобразователя 18 в режим гашения производится соответствующей установкой первого разряда регистра 15.

Наличие полезного сигнала контролируется по уровню сигнала на тестируемом входе счетчика внешних событий микро- ЭВМ 19. Переход выхода компаратора 17 из состояния логической 1 в логический О, изменяет на единицу содержимое счетчика внешних событий микроЭВМ 19.

Триггер флага счетчика внешних событий микроЭВМ 19 устанавливается в единицу при перевыполнении счетчика внешних событий. Переполнение счетчика произойдет после измерения освещенности во

всех контролируемых точках. Проверяя состояние триггера флага счетчика, можно определить все ли измерения проведены.

Подключение фотоэлемента 7 к усилителю 16 и перевод аналого-цифрового преобразователя 18 в режим преобразования производится соответствующей установкой второго и первого разрядов регистра 15 соответственно.

Так как уровни сигналов от фотоэлемента 7 и фотодиода 9 могут значительно отличаться, то возможно выполнение усилителя 16с переключаемым коэффициентом усиления. При этом коэффициент усиления должен переключаться тем же сигналом, что и аналоговый коммутатор 14.

Момент готовности данных определяется по состоянию тестируемого входа микро- ЭВМ 19.

При сравнении величин освещенности, измеренных в разных точках фокальной плоскости, определяются максимальное и минимальное значения освещенности и номера волокон световода 6, соответствующее этим значениям. Определение неравномерности освещенности и контраста производится в соответствии с формулами (3) и (4). Эти значения и значение светового потока выдаются на входные шины блока 22 индикации в двоично-десятичном коде, а номера волокон световода 6 - в двоичном коде,

Для вывода информации на индикаторы устанавливается О в третьем разряде регистра 15 адреса. После этого на выходных шинах; микроЭВМ 19 выставляется двоично- десятичный код числа, характеризующего, суммарный световой поток. По сигналу записи во внешнее устройство на соответствующем выходе микроЭВМ 19 (которым сопровождается выдача данных из микро- ЭВМ 19) на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 38 возникает положительный перепад сигнала, который стробирует запись информации в регистр 29. Аналогично производится запись информации о неравномерности освещенности и контрасте, а также номеров волокон световода 6, соответствующих участкам с максимальной и минимальной освещенностью, в регистры 30 - 33 соответственно. Для этого О соответственно устанавливается в четвертом, пятом, шестом и седьмом разрядах регистра 15.

Информация, записанная в регистры 29-31, преобразуется в код для знаковых индикаторов дешифраторов 26 - 28 соответственно и отображается на знаковых индикаторах 23 - 25.

На входную шину дешифратора 34 поступает номер того волокна световода 6,

которое соответствует локальному участку максимальной освещенности. Активизируется соответствующий выход дешифратора 34 и загорается соответствующий световод

37. Аналогично с помощью дешифратора 35 осуществляется индикация номера локального участка минимальной освещенности. Работа дешифратора 35 периодически запрещается генератором 36, поэтому соответствующий светодиод 37 мигает. Частота генератора выбирается в пределах 10-30 ГЦ.

Для удобства работы оператора при регулировке неравномерности освещенности

светодиоды 37, размещенные на лицевой панели устройства, закреплены в геометрическом соответствии с входными торцами .световода 6.

Выполнение алгоритма, представленного на фиг.4, обеспечивается программой, записанной в память команд микроЭВМ 19.

Формула изобретения

1. Устройство регулировки осветительно-проекционных систем, содержащее объектив, фотоэлемент, фотодиод, аналоговый коммутатор, усилитель постоянного тока, аналого-цифровой преобразователь, регистр адреса, микроЭВМ и блок индикации.

отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулировки, в него введены светоделительный элемент, пластина, установленная в фокальной плоскости объектива с закрепленными в ней

входными торцами волокон световода, выходные торцы которого закреплены во втулке по окружности, вращающийся диск с цанговым зажимом, в котором закреплен фотодиод, оптически связанный с выходными торцами световода, датчик начального положения, компаратор и инвертор, при этом аналоговый коммутатор, усилитель постоянного тока и аналого-цифровой преобразователь соединены последовательно,

выход усилителя постоянного тока подключен к неинвертирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого соединен с шиной источника опорного напряжения, а Чыход компаратора подключен к первому

входу микроЭВМ, первый выход аналого- цифрового преобразователя через инвертор подключен к второму входу микроЭВМ, выход датчика начального положения соединен с третьим входом микроЭВМ, вход

стробировамия регистра адреса соединен с первым выходом микроЭВМ. первый выход регистра адреса соединен с другим входом аналого-цифрового преобразователя, первый вход аналогового коммутатора подключен к фотодиоду, а второй - к фотоэлементу,

второй выход регистра адреса подключен к управляющему входу аналогового коммутатора, выходы данных аналого-цифрового преобразователя соединены с входной шиной микроЭВМ, первая выходная шина которой соединена с входной шиной регистра адреса и первой входной шиной блока индикации, вторая выходная шина - с второй входной шиной блока индикации, а второй выход микроЭВМ и третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой выходы регистра адреса соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока индикации.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что, с целью повышения оперативности процесса регулировки, блок индикации выполнен в виде пяти регистров, пяти элементов 2 ИЛИ-НЕ, трех дешифраторов двоично-десятичного кода в код для знаковых индикаторов, двух двоично-десятичных дешифраторов, генератора импульсов, трех знаковых индикаторов и светодиодов, причем первая информационная шина каждого регистра соединена с первой входной шиной блока индикации, а вторая информаци689

/ I

онная шина каждого регистра соединена с второй входной шиной блока индикации, выходы первого, второго и третьего регистров соединены с входами соответствующих

дешифраторов двоично-десятичного кода в код для знаковых индикаторов, выходы которых подключены к входам соответствующих знаковых индикаторов, выходные шины четвертого и пятого регистров подключены к входным шинам соответственно первого и второго двоично-десятичных дешифраторов, выходы которых поразрядно объединены и соединены с соответствующими светодиодами, выход генератора импульсов подключен к входу разрешения второго двоично-десятичного дешифратора, первые входы элементов 2ИЛИ-НЕ соединены и подключены к первому входу блока индикации, вторые входы первого, второго,

третьего, четвертого и пятого элементов 2ИЛИ-НЕ подключены соответственно к второму, третьему, четвертому, пятому и шестому входам блока индикации, а выходы элементов 2ИЛИ-НЕ подключены к входам

стробирования первого, второго, третьего, четвертого и пятого регистров соответственно.

Изобретение относится к светотехническим измерениям и может быть использовано для регулировки и юстировки кино- и фотоаппаратуры, а также для настройки, калибровки и аттестации оптической контрольно-измерительной аппаратуры. Устройство содержит волоконный световод, входные торцы которого образуют измерительной поле , а выходные закреплены по окружности, подвижный диск с закрепленным фотодиодом, совершающим механическое сканирование выходных торцов световода, а также усилитель, АЦП,ЭВМ и устройство индикации, осуществляющих обработку сигнала и его отображение. За счет использования единственного фотодиода достигается высокая точность юстировки, поскольку старение элемента и температурный выбег не сказываются на работе устройства, использованное в блоке индикации светодиодное панно, отображающее минимум освещенности позволяет повысить оперативность процесса регулировки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг.1

70

Фиг.2

|Tz

22

-№K

iEh

1580307

П

29

26

2J

30

27

3/

2в

г5

3

J7

4

J7

J3

35

r..J

/начало

±

Подключить фотодиод к усилителю, запретить измерения АЦП, загрузить счетчик внешних событий, загрузить начальные значения осве- щенностей локальных участков ( tit )

Да

Нет

Разрешить измерения АЦП

ввод данных АЦП ( Чилт ) в микроЭШ