Устройство для определения положения фокальной плоскости объектива Советский патент 1990 года по МПК G01M11/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в контрольно-измерительной технике для определения положения фокальной плоскости объективов, в частности для определения рабочих отрезков объективов, а также для установки тест-объектов или источников излучения в фокальной плоскости коллиматоров.

Целью изобретения является повышение точности измерений положения фокальной плоскости объектива и расширение спектрального диапазона измерений.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства в таком положении подвижной части модулятора, когда главное сечение двухгранного угла, образованного симметричной парой зеркал, параллельно плоскости, проходящей через оптрическую ось объектива и ось вращения модулятора; на фиг,2 - модулятор, вид А на фиг.1; на фиг.З - ход лучей вблизи фотоприемника при последовательной засветке его светочувствительной площадки соседними зеркалами модулятора.

Устройство для определения фокальной плоскости объектива содержит последовательно установленные источник 1 излучения, конденсор 2, тест-объект 3, например в виде точечной диафрагмы, испытуемый объектив 4, фокусирующий объектив 5 и установленный осью вращения под углом у к оптической оси фокусирующего объектива 5 модулятор 6 (фиг.1). Модулятор 6 содержит плоские зеркала 7, размещенные попарно симметрично оси вращения модулятора на основании 8 (фиг.2). Одна половина зеркал 7 модулятора 6 закреплена на основании 8 под углами 90° + а, другая - под углами 90°

-а к оси вращений модулятора 6, при этом соседние зеркала расположены под разными углами Основание 8 жестко закреплено на оси модулятора б, кинематически соединенной с электродвигателем 9 Плоские зеркала 7 закреплены на основании 8 таким образом, что расстояние DP между точками пересечения плоскостей расположения зеркальных поверхностей с осью вращения модулятора 6 равно А, при этом модулятор 6 размещен так, что расстояние ВК от точки пересечения оптической оси фокусирующего объектива 5 с поверхностью ближнего к нему по ходу осевого луча зеркала 7 модулягора 6 до оси вращения модулятора 6 при установке основания 8 с зеркалами 7 линией пересечения продолжений зеркальных поверхностей пары симметричных зеркал 7 перпендикулярно оптической оси

фокусирующего объектива 5, равно С.

Фотоприемник 10 установлен нормально к светочувствительной площадке под углом 2 у к оптической оси фокусирующего

объектива 5, при этом нормаль параллельна плоскости расположения оптической оси фокусирующего объектива 5 и оси вращения модулятора 6. Плоскость светочувствительной площадки фотоприемника 10 пересекает оптическую ось ближнего к нему по ходу осевого луча зеркала в т. М, расположенной на расстоянии В от фокальной плоскости объектива 5, т.е MN В, при этом светочувствительная площадка размещена под

углом 2 а к фокальной плоскости фокусирующего объектива 5.

Рассмотрение MN В определяется, исходя из параметров о., С, А модулятора 6 и взаимного расположения модулятора б и

фокусирующего объектива 5 по следующей формуле:

В (А cos«-2C sin а)

(cos 2v + QOS 2cr)/

/2cos (у-а)cos 2а.

Фотоприемник 10 через усилитель 11 и синхронный детектор 12 соединен с регистрирующим устройством, например цифровым вольтметром 13.

Устройство работает следующим образом,

Поток излучения, выходящий из источника 1 излучения, например лампы накаливания, конденсором 2 проектируется в плоскость диафрагмы 3, установленной вблизи фокуса испытуемого объектива 4. Выделенный диафрагмой 3 поток излучения объективом 4 направляется на фокусирующий объектив 5 и далее, сходящимся пучком на зеркала 7 модулятора 6. Установленные на основании 8 зеркала 7 модулятора б приводятся во вращение двигателем 9. При этом поток излучения поочередно отражается от зеркал 7 модулятора б и направляется ими на чувствительную площадку фотоприемника 10, установленного таким образом, что в момент точной установки диафрагмы 3 осевые лучи пучков излучения, последовательно отраженные от двух соседних зеркал 7, пересекаются в т. М, лежащей в плоскости, совпадающей с светочувствительной площадкой фотоприемника 10 (фиг.З). Сечения этих пучков светочувствительной площадкой совпадают в момент точной фокусировки друг с другом, соответственно и освещенность в данной плоскости, создаваемая пучком излучения, последовательно отраженном от любых зеркал 7 (при равенстве коэффициентов отражения этих зеркал) постоянна. При этом размер светочувствительной площадки фотоприемника 10 должен быть выполнен меньшим, чем размеры сечений пучков излучения (определяемых в основном размерами диафрагмы 3). В этом случае сигнал на выходе фотоприемника 10 прямо пропорционален освещенности на его светочувствительной площадке, т.е. определяется величиной дефокусировки испытуемого

объектива 4. Любое изменение положения диафрагмы 3 по отношению к фокальной плоскости испытуемого объектива 4 приводит к изменению освещенности в плоскости 5 светочувствительной площадки фотоприемника 10. При этом на выходе фотоприемника 10 появляется пульсирующий по амплитуде электрический сигнал. Этот сигнал усиливается усилителем 11 и через

10 синхронный детектор 12 поступает на регистрирующее устройство 13, которое в случае точной фокусировки показывает нулевой сигнал. При несовпадении диафрагмы 3 с фокальной плоскостью испытуемого обьек15 тива 4 с фотоприемника 10 снимаются различные по амплитуде электрические сигналы. Регистрирующее устройство 13 после усиления этих сигналов показывает величину и с учетом полярности сигнала,

0 определяемой с помощью сигнала от синхронного электродвигателя 9. знак фокусировки испытуемого объектива 4. Перемещением объектива 4 добиваются нулевого сигнала на регистрирующем устрой5 стве 13, что означает точную фокусировку испытуемого объектива 4.

Формула изобретения Устройство для определения положе0 ния фокальной плоскости объектива, содержащее последовательно установленные перед испытуемым объективом осветитель, тест-объект, а за испытуемым объективом - модулятор, ось которого установленапод

5 углом к оптической оси испытуемого объектива, второй объектив и фотоприемник, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения спектрального диапазона работы за счет

0 уменьшения световых потерь, модулятор выполнен в виде жестко соединенных с осью его вращения плоских зеркал, установленных на основании, при этом зеркала размещены попарно симметрично этой оси под

5 равными по величине и противоположными по знаку углами к основанию, причем соседние зеркала размещены под противополож- ными по знаку углами и на разном расстоянии от основания.

Фиг.2

Фиг.З

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить точность определения фокальной плоскости и рабочих отрезков объективов, а также расширить спектральный диапазон измерений и упростить методику измерения. Устройство содержит последовательно установленные объектив 1 с конденсором 2, тест-объект 3, например в виде точечной диафрагмы, испытуемый объектив 4, фиксирующий объектив 5, модулятор 6, состоящий из основания 8 и расположенных на нем зеркал 7 и установленный своей осью вращения к оптической оси фокусирующего объектива 5 под углом γ, фотоприемник 10, нормаль к светочувствительной площадке которого составляет с оптической осью фокусирующего объектива 5 угол 2γ. Зеркала 7 расположены попарно симметрично относительно оси вращения модулятора 6, причем соседние зеркала размещены под углами +α и -α к плоскости, перпендикулярной оси вращения модулятора 6. Светочувствительная плащадка фотоприемника 10 расположена на расстоянии B от фокальной плоскости фокусирующего объектива 5, определяемом по формуле B=[(A .COSΑ-2CSINΑ)(COS2γ+COS2Α)]/2COS(γ-Α)COS2Α, где A - расстояние между точками пересечения плоскостей расположения зеркальных поверхностей с осью вращения модулятора для зеркал с углом наклона +α и -α

C - расстояние от точки пересечения оптической оси фокусирующего объектива с поверхностью ближнего к нему зеркала до оси вращения модулятора при установке модулятора линией пересечения плоскостей расположения пары симметричных зеркал перпендикулярно оптической оси фокусирующего объектива. Принцип работы устройства заключается в создании испытуемым объективом светового пучка, содержащего изображение тест-объекта, с последующим его модулированием путем поочередного отражения от зеркал, установленных на основании модулятора и являющихся его лопастями. Изображение тест-объекта поочередно проецируют в две плоскости, расположенные под равными по величине и разными по знаку углами к светочувствительной площадке фотоприемника. 3 ил.