Устройство для определения величины и знака дефокусировки

/00 ИЯ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Н АВТОР(КОМ ИДЕТЕПЬСТ щен рем ти измерен 1 в виде двух х и развернутых руга на 180 полупо оси вращения аклоненных к ней где С -ащения мосью, 5изображеусных расодулятор юойст из прозрачс с щагом за от его центизображенията соответствен фокусног прибор ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 883843; кл. Ь 03 В 3/00, 1980.2. Авторское свидетельство СССР Мф 382049, кл, б 03 В 3/00, 19 О. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ И ЗНАКА ДЕФОКУСИРОВКИ .для систем с переключающимися фокусными расстояниями, содержащее коллиматор, расположенное на оптической оси Фотоприемное устройство, связанные с электроприводом два модулятора и генератор опорных меток, подключенный вместе с фотоприемным устройством к регистрирующемуу, отличающееся,801158963 тем, что, с целью с ни и повыщения точи модуляторы выполнен соосных, параллельн друг относительно д дисков, разнесенных на расстояниеи н под углом с = агс 8 расстояние между ос дуляторов и оптичес зона смещения плоск ния при переключени стояний, причем кажд выполнен в виде раст ных и непрозрачных п на расстоянии 5 / со ра, равным диаметру точечного тест-объек но для каждого значе расстояния.1 158Изобретение относится к оптическойтехнике и может быть использованопри определении величины и знакадефокусировки оптических систем спереключаемым фокусным расстоянием,Известны устройства для определения дефокусировки оптической системы, а также устройства для автоматической фокусировки оптических устройств, которые также могут быть 1 Оиспользованы для определения величины и знака дефокусировки Г 13.Недостатком такого устройстваявляется сложность, обусловленнаяналичием дополнительных оптических 1элементов и нескольких фотоприемников, .Кроме того, при создании двухизображений трудно добиться одинакоьых характеристик фотоприемныхканалов, особенно при их нестабильности во времени, что может вы- .звать ошибки в определении плоскостифокусировки,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является 2устройство для определения величиныи знака дефокусировки, содержащееколлиматор, расположенное на оптической оси фотоприемное устройство,связанное с электроприводом два модулятора и генератор опорных меток,подключенный вместе с фотоприемнымустройством к регистрирующему прибору 2 ".Недостатком данного устройства35является наличие в нем диафрагм.Поскольку при переключении в оптической системе фокусного расстояниявозможны сдвиги иэображения тестобъекта как вдоль оптической оси, таки в плоскости, ей перпендикулярной,то всегда будут возникать трудностис выставкой диафрагм, что потребуетбольшего времени на измерение дефокусировки и отразится на их точности.Цель изобретения - сокращениевремени и повышение точности измерения,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для определения величины и знака дефокусировкидля систем с переключаемым фокуснымрасстоянием, содержащем коллиматор,расположенное на оптической осифотоприемное устройство, связанные Ыс электроприводом два модулятораи генератор опорных меток, подключен.ный вместе с фотоприемным устройст 963вом к регистрирующему прибору, модуляторы выполнены в виде двух соосныхпараллельных и развернутых друг относительно друга на 180 полудисков,разнесенных по оси вращения на расстояние 5 и наклоненных к ней подуглом с = агсй 8 1/Б, где- расстояние между осью вращения модулятораи оптической осью, 5 - зона смещенияплоскости изображения при переключении фокусных расстояний, причем каждый модулятор выполнен в виде растра из прозрачных и непрозрачныхрадиальных полос с шагом на расстоянии Я/созе от его центра, равнымдиаметру изображения точечного тестобъекта еоответственно для каждогозначения фокусного расстояния.На фиг.1 изображена блок-схемаустройства; на фиг.2 - растр первогомодулятора; на фиг.3 - растр второгомодулятора; на фиг,4 - эпюры напряжений на выходе фотоприемного устройства и генератора опорных меток.Устройство состоит из коллиматора1 с точечной диафрагмой, исследуемойоптической системы 2 с переключаемым оптическим компонентом 3 длядискретного изменения фокусногорасстояния системы, фотоприемногоустройства 4,. расположенного на осиоптической системы позади плоскостифокусировки, регистрирующего прибора5, например двухлучевого осциллографа, электропривода 6, на валу которого установлен генератор 1 опорныхметок, первый 8 и второй 9 модуляторы. Между регистрирующим прибором 5"и выходом фотоприемного устройства 4для удобства измерений могут бытьвключены два узкополосных фильтра10 и 11, коммутируемые переключающим устройством 2,1Устройство работает следующимобразом.Оптическая система 2 создает изображение диафрагмы коллиматора 1 в плоскости фокусировки, пересечение которой с оптической осью системы обозначено на фиг, точкой О, .Зона вбзможнаго перемещения этой точки вдоль оптической оси за счет технологических и конструктивных погрешностей оптическойсистемы, а также при включении компонента 3, дискретно изменяющего фокусное расстояние, обозначено буквой Р . Ось модулятора параллельна оптической оси3 1158Ю.и отстоит от нее на расстояние ,оба модулятора 8 и 9 наклонены коптической оси под углом 1 .Размер рабочей эоны первого модулятора между точками А и М выбрантаким, чтобы при вращении модулятораот электропривода 6, он полностьюпроходил через все точки зоны 5 .Этот размер составляет 5 /сов ЫРазмер рабочей зоны вто.эго модуля- Отора 9 находится между точками В иМ и также равен 5/соз Ы,.Расстояние между модуляторами8 и 9 выбрано таким, чтобы каждыйиз них своей рабочей зоной полностью цперекрывал зону 5. Из Фиг. видно,что это расстояние равно 5.Расстояние 1 между оптическойосью и осью модулятора выбираетсяиз соотношения 1 = 5 о 1,20Размер изображения тест-объектапри прочих равных условиях пропопционален фокусному расстоянию оптической системы. Первый модулятор 8предназначен для анализа иэображе- дния, получаемого при меньшем фокусном расстоянии оптической системы 2, а второй модулятор 9 - прибольшем фокусном расстоянии. Соответственно, шаг растра 1(фиг,2)модулятора 8 на расстоянии от егоцентра, равном 5/соз Ы, т.е. втех точках, которые пересекаютпрн вращении модулятора оптическуюось, равен расчетному размеру изображения тест-объекта при установленном меньшем значении Фокусногорасстояния, а шаг Ъ растра модулятора 9 (фиг.3 ) - при большем значении фокусного расстояния. Очевидно, что 1/ 11р/,40гдеи у - значения дискретныхфокусных расстояний.Когда в оптической системе 2установлено малое расстояние, первый модулятор 8 последовательнопроходит вдоль оптической оси всю яизону возможного смещения изображенияСигнал с фотоприемного устройства 4 подается на первый вход 0регистрирующего прибора двухлучевогоосциллографа 5 ), а на второй еговход подается сигнал с генератора 7опорных меток.Генератор 7 опорных меток может Ибыть выполнен в виде излучателя ифотоприемника, между которыми помещен закрепленный на оси электропри 963 4вода диск с прорезями, Импульсные сигналы генератора 7 создают на экране осциллографа. Масштабную сетку, идентифицирующую линейные смещения вдоль оптической оси в пределах эоны 5. Шаг масштабной сетки выбирается исходя из требуемой точностй измерения.В силу того, что модулятор 8 пересекает своей рабочей зоной, отстоящей от его центра на величину 5/соМ всю область смещений 5 по оптической оси, происходит анализ изображения вдоль оптической оси в зоне ).В точке, определяемой пересечением плоскости изображения с оптической осью, размер иэображения равен шагу растра Ь. )то соответствует .наибольшей величине модуляции сигнала с Фотоприемного устройства 4. В осталь,ных точках зоны 5 размер изображения точечного тест-объекта больше шага Ь, за счет расфокусировки, что вызывает уменьшение глубины модуляции и соответственно уменьшение сигнала с Фото" приемного устройства 4.Таким образом, в точке, соответст" вующей фокальной плоскости,фиксируется максимальное значение сигнала.На Фиг.4 изображены эпюры напряжений на экране осциллографа. На эпюре 3 показано напряжение при малом фокусном расстоянии, а на эпюре 4 - опорные метки. Из эпюр видно, что фокальная плоскость соответствует точке Р, Для того, чтобы из сигнала, снимаемого с фотоприемного устройства 4, исключить составляющую, определяемую модуляцией вторым модулятором 9, между выходом Фотоприемного устройства 4 и входом осциллографа 5 можно включить фильтр 10, настро-, енный на частоту сигнала, определяемого частотой вращения модулятора и пространственной частотой растра модулятора 8. При этом за счет изменения частоты при переходе от модуля" тора 8 к модулятору 9 на вход осциллографа подает сигнал только с частотой модуляции, соответствующей работе модулятора 8.При измерении дефокусировки, возникающей. при включении большего Фокусного расстояния, переключателем 12 может быть включен фильтр 11, настроенный на частоту, пропорциональную пространственной частоте растра модулятора 9, При этом устрой11589 ЬЗ е,Я 08, ФНИИПИ Заказ 3584/46 1 Ти одписное Патент", г.ужгород, ул.Проектная,ство работает аналогично описанномуслучаю, соответствующему маломуфокусному расстоянию.На эпюре 15 показано напряжениена выходе фотоприемного. устройствадля данного случая. Из нее видно,что фокальная плоскость соответствует точке Г 2,, Таким образом, расстояние междуточками Г и Е определяет величину и знак дефокусировки, возникающийпри дискретном перемещении фокусногорасстоянияВ результате измеренияможно легко определить величину и 5 направления юстировочной подвижкикомпонента 3 оптической системы 2для совмещения фокальных плоскостей.Данное устройство позволяет сократить время измерений при одновременном повышении их точности.1