Оптико-электронное устройство для совмещения фокальной плоскости объектива с заданной плоскостью Советский патент 1981 года по МПК G02B27/16 

(5) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО для СОВМЕЩЕНИЯ ФОКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ ОБЪЕКТИВА С ЗАДАННОЙ

t

Изобретение относится к оптикомеханической промышленности и может применяться при юстировке оптических приборов, а более конкретно - при совмещении фокальной Плоскости объектива какой-либо оптической системы (например, фото- и {синокамеры , микроскопа и т.п.) с заданной плоскостью, например с плоскостью, в которой размещен приемник излучения.

Известно устройство для юстировки оптических приборов, содержащее автоколлиматор с механизмом фокусировки, исследуемый объектив и зеркальнолинзовый отражатель П1.

Недостатками указанного устройства является невысокая точность определения установки заднего отрезка объектива относительно плоскости носителя фотослоя, сложность совмещения оптических осей и плоскостей изображения, субъективность и утомляемость глаза при постоянной работе на автоколлиматоре. ПЛОСКОСТЬЮ

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения рабочих отрезков фотообъективов, содержащее установленные на оптической оси источник света, коллиматор, объектив модулятора с приводом, фотоприемник и схему обработки сигнала, включающую фильтр, синхронный детектор и регистратор 12}.

10

Недостатками указанного устройства являются сложность схемы, нестабильность системы из-за наличия двух фотоприемников, трудность четкого согласования размеров диафрэагмы с

15 положением растра для получения максимального сигнала светового потока.

Цель изобретения - упрощение устройства для совмещения фокальной плоскости ооъектива с заданной плоскостью.

20

Указтнная цель достигается тем, что один вход синхронного детектора через фильтр соединен с выходом фото-приемника, другой - с приводом, а

выход подключен к регистратору, при этом чувствительная площадка фотоприемника размещена за объективом на

)

расстоянии

от заданной плоскос гти, а модулятор выполнен в виде плоскопараллельной стеклянной пластины с оптической толщиной ndiO,15f где п - показатель преломления ртекла, d - толщина пластины, f фокусное расстояние объектива, с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода в направлении, перпендику|Лярном оптической оси системы.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит точечный источник 1 света, коллиматор 2, испытуемый объектив 3, стеклянную пластину , приемник 5 излучения, фильтр 6, синхронный детектор 7, регистратор (отсметное устройство) 8, привод (электродвигатель) 9.

Излучение источника 1 света преобразуется коллиматором 2 в параллельный пучок света, который фокусируется объективом 3 в некоторой,плоскости. При этом часть светового потока попадает на рабочую поверхность приемника 5 излучения. Сигнал с выхода приемник 5 через фильтр 6 поступает на один из входов синхронного детектора 7, на другой вход которого поступает опорное напряжение с электродвигателя 9. Электродвигатель 9 сообщает пластине модулятора t возвратно-поступательное перемещение, в результате которого она то вводится, то выводится из светового потока. При этом на выходе приемника 5 образуется переменный сигнал, обусловленный изменением величины светового noTOfKa, падающего на рабочую поверхность приемника линейный размер указанной поверхности зависит от целого ряда элементов схемы, точности совмещения и т.д. На основе исследования наиболее употребляемых элементов было установлено, что оптимальный линейный размер чувствительной площадки фотоприемиика не превышает 0,1f, где f - фокусное-расстояние объектива.

Устройство работает следующим образом.

Плоскопараллельная пластина k при введении в систему удлиняет ход лучей и дает изображение источника 1 света совместно с коллиматором 2 и объективом 3 в некоторой плоскости. Если

пластина отсутствует, то изображение получается в другой плоскости. При совпадении фокальной плоскости объектива с заданной плоскостью, сигнал на приемнике 4 при наличии пластины и в ее отсутствие одинаков. Разница заключается лишь в том, что в первом случае на приемник падает сходящийся пучок света, а во втором - расходящийся. Этот эффект достигается за счет надлежащего расположения приемника 5 излучения и оптической толщины пластины.

При совершении пластиной 4 возвратно-поступательного перемещения с постоянной частотой UJ на выходе приемника 5 образуется переменный сигнал, который через фильтр 6, выделяющий колебания с основной частотой и. , поступает на синхронный детектор 7, на другой вход которого поступает опорное напряжение с электродвигателя Э. На выходе синхронного детектора 7 образуется постоянный сигнал, который регистрируется отсчетным устройством 8. При совмещении фокальной плоскости объектива 3 с заданной плоскостью величина переменного сигнала на выходе приемника и cooTEieTственно показания отсчетного устройства равны нулю. При несовпадении фокальной плоскости объектива 3 с заданной плоскостью на отсчетном устройстве будет вырабатываться сигнал, знак которого зависит от направления смещения фокальной плоскости объектива 3 относительно заданной плоскости.Исходя из знака сигнала на выходе отсчетного устройства оператор определяет направление, . в котором нужно перемещать объектив 3 вдоль оптической оси для совмещения его задней фокальной плоскости с заданной плоскостью. При совмещении задней плоскости испытуемого объектива с заданной плоскостью, приемник 5 излучения изымается и вместо него устанавливается рабочий приемник излучения, поверхность светочувствительного слоя которого расположена в заданной плоскости.

Изобретение позволяет сравнитэльно просто и точно произвести совмещение фокальной плоскости объектива с заданной плоскостью и на его основе могут быть построены автоматические действующие фокусирующие.устройства. Формула изобретения Оптико-электронное устройство для совмещения фокальной плоскости объектива с заданной плоскостью, содержа.щее установленные на оптической оси источник света, коллиматор, объектив, модулятор с приводом, фотоприемник и схему обработки сигнала, включающую фильтр, синхронный детектор и регистратор, отли чающееся тем, что, с целью упрощения устройства для совмещения фокальной плоскости объектива ,с заданной плоскостью один вход синхронного детектора через фильтр соединен с выходом фотоприемника, другой - с приводом, а выход подключен к регистратору, при этом чувствительная площадка фотопри406емника размещена за объективом на расстоянии . заданной плоскости, а модулятор выполнен в виде плоско параллельной стеклянной пластины с оптической толщиной nd 0,15. где п - показатель преломления стекла, d - толщина пластины; f - фокусное расстояние объектива, с позможностью возвратно-поступательного перемещения от привода в направлении, перпендикулярном оптической оси системы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № GOSIS, ttn. G 03 В , 08.05.75. 2.Креопалова ,Г. В., Пуряев Д. Т. Исследование и контроль оптических систем. М., Машиностроение, 1978, с. 57 (прототип).