Устройство для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы оптоэлектронного функционального преобразователя

(191 (11) заО С 06 С 9/00 ЕНИЯ КТРОНАТЕЛЯ, епроения, проходной ежду ГОсудАРственный комитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗО Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1) Институт полупроводниковАН Украинской ССР(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛПАРАМЕТРОВ СПИРАЛЕВИДНОЙ ПРОРЕНЕПРОЗРАЧНОЙ ДИАФРАГМЫ ОПТОЭЛЕНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОсодержащее размещенные в светоницаемом корпусе источник излучпервый и второй фотоприемники,зрачный диск, закрепленный наоси вращения и установленный мисточником излучения и первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены к соответствующимвходам выходного дифференциальногоусилителя, на прозрачном диске установлены аксиально первый и второйоптические фильтры, причем первыйоптический фильтр выполнен в видекольца и имеет коэффициент пропускания, изменяющийся в угловом направлении по линейному закону, задающиипривод, выходная ось вращения которого механически связана с входной осью вращения преобразователя и осьювращения движка кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения,блок выделения разностного сигнала,первый вход которого подключен. к выходу кольцевого потенциометра заданияэталонного напряжения, второй входсоединен с выходом выходного дифференциального усилителя, а выход блока выделения разностного сигналачерез сервоусилитель соединен суправляющим входом следящего привода,ось вращения которого соосна с осьювращения задающего привода, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности, в него введеныдатчик эталонного угла, масштабныйусилитель, координатограф, датчиктекущего угла и эталонный непрозрачный диск с прорезью,. выполненнойпо закону спирали Архимеда, которыйразмещен между вторым оптическимфильтром, выполненным в виде диска,и вторым фотоприемником и закрепленна дополнительной оси вращения, механически связанной с осью вращенияследящего привода, с которой механически связана ось датчика текущегоугла, выход которого через масштабный усилитель подключен к первомувходу координатографа, второй входкоторого соединен с выходом датчикаэталонного угла, механически связанного с осью вращения задающего привода, выход координатографа являетсявыходом устройства.1 1117Изобретение относится к Фотоэлектрической автоматике, измерительнойи вычислительной технике и может найти применение для производства оптоэлектронных функциональных преобразо 5вателей (ОЭФП).Известно устройство коррекциипогрешности электромеханических потенциометров, содержащее ламельныймеханизм, состоящий из втулки с профилированной внешней поверхностью,по которой скользит один из концоврычага, шарнирно связанный с токосъемником потенциометра, При вращении входной оси потенциометра рычагламельного механизма сообщает токосъемнику дополнительное перемещениеотносительно угла поворота оси, компенсирующее отклонение выходнойфункции от заданного значения 1 .Однако этому устройству присущеснижение быстродействия и увеличениемомента трогания вследствие трениядополнительных подвижных частей,а также недостаточная вибростойкость 25профиля.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для определениязакона изменения прозрачного участкатеневой маски оптоэлектронного потенциометра, содержащее основной и опорный Фотоприемники, источник света,освещающий оба фотоприемника и расположенные между ними подвижные оптические элементы, один из которых,размещенный между источником света иосновным фотоприемником, имеет формунепрозрачного клина, а другой,размещенный между источником светаи опорным Фотоприемником, имеет конфигурацию непрозрачного участка,профиль которого экспериментальноопределяется по мийимуму погрешности функционального преобразования.Изменение и фиксация. закона изменения траектории прозрачного участка45подстроечного оптического элементадостигаются выполнением последнегов виде стеклянного кольца с нанесенной на его поверхность непрозрачнойпленкой, часть которой срезается50в процессе коррекции резцом, закрепленным на микрометрическом столе.Для автоматизации процесса коррекциииспользуется следящая электромеханическая система, содержащая сннхронньд датчик эталонного напряжения,устройство сравнения и выделения разностного сигнала, сервоусилитель ббб 2 и управляемый электромеханический привод с закрепленным на нем режущим инструментом 21.Недостатком известного корректирующего устройства является низкая точность, обусловленная сложностью создания линейного привода обеспечивающего перемещение, срезание и удаление обрезанных участков непрозрачной пленки при условии перемещения режущего инструмента на малые (поряд. ка нескольких микрон) расстояния, Кроме того, к конструкции этого устройства нельзя применить известный метод уменьшения геометрических погрешностей за счет масштабирования.Целью изобретения является повышение точности определения параметров траектории прозрачного участка теневой маски (прорези в непрозрачной диаФрагме) .Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы ОЭФП, содержащее размещенные в светонепроницаемом корпусе источник излучения, первый и второй. фотоприемники, прозрачный диск, закрепленный на входной оси вращения и установленный между источником излучения и первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного дифференциального усилителя, на прозрачном диске установлены аксиально первый и второй оптические Фильтры, причем первый оптический фильтр выполнен в виде кольца, коэффициент пропускания которого изменяется в угловом направлении по линейному закону, задающий привод, выходная ось, вращения которого механически связана с входной осью вращения преобразователя и осью вращения движка кольцевого потенциометра задания эталонного напряжения, блок выделения разностного сигнала, первый вход которого подключен к выходу кольцевого потенциометра задания ,эталонного напряжения, второй вход соединен с выходом выходного дифференциального усилителя, а выход блока выделения разностного сигнала через сервоусилитель соединен с управляющим входом следящего привода, ось вращения которого,соосна с осью вращения задающего привода, введены датчик эталонного угла, масштабный усилитель, координатограф, датчик3 11176текущего угла и эталонный непрозрачный диск с прорезью, выполненной позакону спирали Архимеда, которыйразмещен между вторым оптическимфильтром, выполненным в виде диска,и вторым фотоприемником и закрепленна дополнительной оси вращения, механически связанной с осью вращенияследящего привода, с которой механически связана ось датчика текущегоугла, выход которого через маСштабный усилитель подключен к первомувходу координатографа, второй входкоторого соединен с выходом датчикаэталонного угла, механически связанного с осью вращения задающего привода, причем выход координатографаявляется выходом устройства,На чертеже представлена блок-схема устройтва для ределения параметров спиралевидной прорези непрозрачной диафрагмы.ОЭФП,Устройство содержит источник 1излучения, первый 2 и второй 3 фото-,приемники, прозрачный диск 4, первый 5 и второй 6 оптические Фильтры,эталонный непрозрачный диск 7 с прорезью 8, выполненной по закону спирали Архимеда, входную ось 9 вращения, на которой закреплен диск 4,светонепроницаемый корпус 10, выходной дифференциальный усилитель 11,к соответствующим входам которогоподключены выходы фотоприемников 2и 3, задающий привод 12, источник 1335эталонного напряжения, выполненныив виде кольцевого потенциометра зада.ния эталонного напряжения, блок 14выделения раэностного сигнала,сервоусилитель 15, следящий при 40вод 16, ось вращения которого сооснавходной осью 9 и связана с дополнительной осью 17 вращения, на которой,установлен эталонный непрозрачныйдиск 7, датчик 18 эталонного угла,45датчик 19 текущего угла, масштабныйусилитель 20 и координатограф 21. Выходное напряжение ОЭФП Ч выделяемое на выходе усилителя 11, во всех точках д диапазона перемещений входной оси 9 сравнивается с соответствующими значениями эталонного напряжения Ч, задаваемого синхронным источником 13 эталонного напряжения, Сравнение осуществляется при помощи блока 14 выделения разностного сигнала, выход которого соединен с входом сервоусилителя 15, питающего следящий привод 16 оси 17 эталон- ного диска 7. При наличии на входе сервоусилителя 15 сигнала рассогласования ЬЧ, привод 16 поворачивает эталонный диск 7 до такого значения текущего угла при котором поло.жение прорези Й обусловит такую интенсивность потока излучения, падающего на линейчатый фотоприемник 3, при которой выходной сигнал ОЭФП сравняется с сигналом эталонного датчика 18, т.е. когда А Ч, =О. Значения углов , и ( при этом через соответствующие датчики 18 и 19 эталонного и текущего углов поступают на входы координатографа 21, Сигнал Ч датчика 19 текущего угла усиливается масштабным усилителем 20 с коэффициентом усиления, равным О, на выходе которого возникает сигнал, пропорциональный величине радиуса- ,вектора Р, . Это позволяет на координатографе 21 с круговым интерполятором получать искомую зависимость Я 1 9;), описывающую форму спиралеУстройство работает следующим образом,Эталонный диск 7 устанавливается 50 на этапе уточнения Формы спиралевидной прорези 8 и после завершения этой процедуры извлекается изкорпуса 10 .ОЭФП, Эталонный диск 7 закреплен. на дополнительной оси 17, рас 55 положенной соосно с входной осью 9. форма прорези 8 в эталонном диске 7 описывается выражением Р, =а ср;,где О и о. - радиус-вектор и полярный угол соответственно;а - постоянная, определяющая крутизну спиралиАрхимеда,величина которой выбирается из геометрических размеров эталонного диска 11. Входная ось 9 соединена с задающим приводом 12, который механически связан с источником 13 эталонного напряжения, а также с датчиком 18 эталонного угла (;, Дополнительная ось 17 эталонного диска 7с прорезью 8 в форме архимедовой спирали соединена со следящим приводом 16, связанным механически с датчиком 19 текущего угла (; . Освещение линейчатого фотоприемника 3 осуществляется через прорезь 8 потокомизлучения от источника 1.3 1117666 б видной прорези 8 вращающейся диафраг- Найденная, описанным образом, мы 7 ОЭФП. При этом координатограф 21 форма спиралевидной прорези вращаю- изготовляет в требуемом масштабе щейся диафрагмы ОЭФП, которая размефотооригинал, с которого по известной щается на поверхности радиального методике фотолитографии изготавлива фильтра, обеспечивает согласование ется вращающаяся диафрагма 7 со спи- пространственных неоднородностей ралевидной прорезью. 8. Изготовлен- источника излучения, оптических ная таким образом диафрагма 7 цент- фильтров и линейчатого фотоприемнирируется с использованием системы ка, чем достигается высокая точность реперных меток и закрепляется на воспроизведения заданного закона поверхности радиального фильтра 6. выходного напряжения ОЭФП, определяю. Эталонный диск 7 и дополнительная ось щая технико-экономическую эффектив извлекается из корпуса 10 ОЭФП, ность изобретения.15 Выход Заказ 7223/Тираж 698.Щ 1 П 1 фДатевт", г.Ужгород, ул