Устройство для контроля оптической передаточной функции оптических систем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 М 110 Г 5 11 Яф 1 Ф 11 1 АНИЕ. ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ о едтье виб есп тес овГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСНОМУ СВИ(56) Авторское свидетельство СССР Р 415536, кл, С 01 М 11/02, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНИ,ИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-, зовано для контроля качества оптических систем, преимущественно .длинноФокусных, путем определения оп ской передаточной функции. Пел изобретения является повышение ности контроля. Излучение, прош нее тест-объект 2 и объектив к матора 3, попадает на испытуемь объектив 4, в.фокальной плоско торого находится анализирующая 5 и фотоприемное устройство 6.10 управления позволяет исключи из результатов измерения влияни рации основания устройства и о чивает режим шагового движения объекта 2, необходимого для юс ки устройства. 1 з.п.ф-лы, 3 илИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества оптических систем, преимущественно длинно- фокусных, путем определения оптической передаточной Функции (ОПФ).Целью изобретения является повышение точности контроля.На фиг. 1,изображена общая схема 10 устройства на фиг. 2 - схема блока управления, на фиг. 3 - схема блока переключения.Устройство состоит из коллимато,ра 1, в фокальной плоскости которого 15 ,установлен тест"объект 2, выполненный в виде кольцевого радиального растра. Излучение коллиматора 1, прошедшее тест;объект 2 и объектив кол" лиматора З.в виде параллельного пуч ка поступает на вход испытуемой оптической системы 4, в фокальной плоскости которой установлена анализирующая щелевая диафрагма 5. За диафрагмой 5 установлен приемник 6 излуче ния, к выходу которого подключены последовательно соединенные узкополосный электрический Фильтр 7 и отсчетное устройство 8.Тест-объект 2 установлен на валу 30 электродвигателя 9, вход которого соединен с выходом блока 10 управления 1частотой вращения электродвигателя:. На валу электродвигателя 9 установлен оптронный датчик 11. Входы 35 блока 10 управления частотой вращения электродвигателя соединены с генератором 1 2 импульсов регулируемой частоты, с генератором 13 импульсов стабильной частоты, с генера тором 14 одиночных импульсов, с переключателем 15 режима работы, с переключателем 16 направления вращения и с переключателем 17 режима оста 45новки.Блок 10 управления частотой вращения двигателя содержит широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 18, являющийся выходом блока 10 управления, блок 19 переключения, выход которо го подсоединен к входу ШИМ 18. К входам блока 19 переключения подключены источник 20 постоянного управляющего сигнала, переключатель 15 режима работы, переключатель 16 направления 55 вращения, переключатель 17 режима остановки, а также частотный дискриминатор 21, который соединен с фазовым дискриминатором 22, с вспомо-гательным частотным детектором 23, сгенератором 1 2 импульсов регулируеемой частоты и с оптронным датчиком11. С переключающим устройством 19 соединены также импульсный дискрими" натор 24 и формирователь 25 истинно" го направления движения.Импульсный дискриминатор 24 соединен с генератором 1 4 одиночных им,пульсов и оптронным датчиком 11, а Формирователь 25 истинного направления движения - с выходом датчика 11.Блок 19 переключения содержит реверсивный счетчик 26 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом оптронного датчика 11, Вход счетчика для команды "Сложение-вычитание"соединен с выходом Формирователя 25 истинного налравления вращения, Вход установки счетчика соединен с переключателем 17 режима остановки.Кроме того, блок 19 переключения содержит мажоритарный элемент 27 име- ющий три входа: первый вход соединен с выходом счетчика реверсивного счетчика 26 импульсов, второй вход соединен с выходом переключателя. 17 режима остановки, а третий вход мажоритарного элемента соединен с его же выходом, Блок 19 переключения включает также инвертор 28, вход которого соединен с выходом переключателя 17 режима остановки, а выход соединен с одним из входом первого элемента . ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29. Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29 соединен с управляющим входом первого коммутатора 30, Коммутируемые входы первого коммутатора 30 соединены с источником 20 постоянного управляющего сигнала и с частотным дискриминатором 21. Выход первого коммутатора 30 соединен с одним из коммутируемых входов второго коммутатора 31. Другой вход второго коммутатора 31 соединен с выходом импульсного дискриминатора 24.Управляюций вход второго коммутатора 31 соединен с переключателем 15 режимов работы. Выход второго коммутатора 31 соединен с одним из входов ШИМ 18.Блок 19 переключения содержит так" же элемент ИЛИ 32, один вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента 27, а другой вход соединен переключателем 15 режимов работы.55 Выход элемента 32 соединен с одним из входов ШИЧ 18, Кроме того, блок 19 содержит второй элемент ИСКЛЮЧАВШЕЕ ИПИ 33, входы которого соединены с выходом переключателя 16 направления вращения и с формироватепем 25 истинного направления вращения, а выход соединен с входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29.Устройство работает следующим образом.Предварительно, исходя из про- граммы испытаний оптической системы, рассчитывают необходимую частоту вращения диска 2, а следовательно, и вала двигателя 9, Например, если узкополосный фильтр 7 имеет резонансную частоту 1000 Гц и тест-объект 2 имеет растр с общим числом штрихов 1000, то частота вращения тест-объекта 2 должна быть равна 1 об/с. Соответственно этому генератор 13 импульсов стабильной частоты настраивают на частоту, равную резонансной частоте фильтра 7. Если растр оптронного датчика 11 имеет 10000 штрихов на окружность, то при найденной частоте вращения вала электродвигателя 9 в 1 об/с генератор 12 импульсов регулируемой частоты должен быть настроен на частоту следования импульсов 10000 ГцТакже предварительно оператор устанавливает требуемый режим работы путем соответствующей установки переключателей режима работы 15 и направления вращения 16.После выполнения указанных дейст" вий оператор переводит переключатель 17 режима остановки из положения "Стоп" в положение "Вкл.". При этом начинается работа установки и происходит измерение ОПФ. Импульсы с генератора 12 управляемой частоты и сигнал с оптронного атчика 11 поступают на частотный детектор 21, где производится сравнение двух сигналов и результат в виде электрического сигнала поступает на вход ШИМ 18. Вспомогательный частотный детектор 23 устанав.ливает оптимальный коэффициент усиления системы применительно к данной частоте вращения электродвигателя 9. Сигнал с ШИИ подается на электродвигатель 9, в результате чего электродвигатель 9 приходит во вращение 89099в нужном направлении и с заданнойчастотой.Электродвигатель 9 приводит во5 врашение тест-объект 2. При этом происходит модуляция пучка излученияколлиматора 1, и, следовательно, поток излучения, прошедший объективыколлиматора 3 и испьпуемой система 1 О 4, а также анализирующую диафрагму5 и поступающий на вход приемника 6излучения, изменяется во времени.После линейного преобразованиямодулированного излучения в прием нике 6 излучения в электрический сигнал он поступает на вход узкополосного фильтра 7, где из него выделяетсяосновная гармоническая частота модуляции, которая затем регистрируется 20 .отсчетным прибором 8.С выхода Фильтра 7 сигнал поступает также и на фазовый дискриминатор 22, где происходит сравнение пофазе с импульсами, генерируемыми генератором 13 импульсов стабильнойчастоты, Фазовый дискриминатор 22выявляет временное расхождение выходных импульсов фильтра 7 и генератора13 импульсов стабильной частоты и 30 выдает сигнал, пропорциональный повеличине и знаку фазовому сдвигу между указанными импульсами, при одновременном приходе импульсов на входы фазового дискриминатора 22 он 35 выдает нулевой сигнал.Из-за наличия вибрацийоснованияприемная часть стенда, включающаяанализирующую диафрагму 5 и приемник 6 излучения, перемещается отно сительно излучающей части, вследствиеэтих колебаний мгновенная Фаза, аследовательно, и мгновенная частотасигнала, поступающего с выхода приемника 6 излучения на узкополосный 45 Фильтр 7, непрерывно изменяется пропорционально закону. вибрации.При изменении фазы импульсов навыходе приемника излучения вследствиевибрационных колебаний зти изменения 50 регистрируются Фазовым дискриминатором 22, который и вырабатывает соответствующий сигнал, Этот сигнал, какуправляющий, подается на частотныйдискриминатор 21, вследствие чего про исходит изменение мгновенной частотывращения электродвигателя 9, причемтаким образом, чтобы мгновенная скоРость перемещения иэображения растрапо анализирующей диафрагме остава"лась постоянной и равной тому значению, что и при отсутствии вибраций.Частота модуляции сигнала на выходеприемника излучения остается постоян 5ной и равной начальному значениюТаким образом, благодаря компенсациивибраций основания исключается дополнительная погрешность измерения.Режим шагового движения диска ну"жен для юстировки стенда и его зада"чей является фиксация диска в любомпроизвольном угловом положении. Работа устройства в этом режиме происходит следующим образом. Чтобы оста.15новить тест-объект 2 в заданном положении, первоначально уменьшают частоту вращения электродвигателя 9 путемуменьшения частоты генератора 12 донекоторого минимального значения, при.20мерно 0,1 от номинальной частотывращения. Далее переводят переключатель 17 режима остновки в положение"Стоп", При этом электродвигатель 9переходит. в режим торможения, останов 25электродвигателя 9 произойдет в положении, которое находится за требуемым положением. Приведение двигателяв требуемое положение производитсяс помощью позиционной системы, работа которой основана на использованииоптронного датчика в качестве датчикаобратной связи.По команде цСтоп", поступающей отпереключателя 17 режима остановкизапускается реверсивный счетчик 26импульсов, на тактовый вход которогопоступает сигнал с выхода оптронногодатчика 11,. а на вход "Сложение-вычитание" поступает информация об истинном направлении вращения двигателя отФормирователя 25 истинного направления вращения,Команда,"Стоп" поступает также ина вход инвертора 28, выходной сигнал 45которого подается на один из входовэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29. На другойвход элемента 29 поступает сигнал свыхода элемента ИСКЛ 1 ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33,При этом на выходе элемента 33 можетиметься логический "О" " истинное направление вращения совпадает с требуемам, в противном случае на выходеэлемента 33 имеется логическая "1 ",Выходной сигнал второго элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33, поступая на пер 55вый коммутатор 30 через первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. 29, отключаетот БИМ 18 частотный дискриминатор 21 и вместо него подключает источник20 управляющего сигнала. Полярностьэтого сигнала такова, что двигатель9 реверсируется, при этом он первоначально переходит в режим торможения, далее останавливается, а эатемначинает вращаться в обратном направлении. Вследствие изменения направления вращения двигателя изменяется сигнал на выходе второго элеюмента ИСКПЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и через первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29 спомощью первого коммутатора 30 сноваподключается частотный дискриминатор21 к ШИМ 18, Кроме того, меняетсясигнал, поступающий на вход "Сложение-вычитание" реверсивного счетчика2 б. Когда реверсивный счетчик 26 обнуляется, с его выхода подается команда на мажоритарный элемент 27, свыхода которого комгнда подается наэлемент ИЛИ 32, откуда сигнал подается на вход ШИМ 18 и блокирует его,так что электродвигатель 9 останавливается,Для работы устройства в пошаговомрежиме переключатель 15 режимов работы переводится в положение "Шаг".При этом команда от переключателя 15режимов работы поступает на второйкоммутатор 31, который подключаетимпульсный дискриминатор 24 к ШИМ 18.Команда ст переключателя 15 режимовработы поступает также на элементИЛИ 32, который разблокировывает выход ШИМ 1 8, вследствие чего выходШИМ соединяется с электродвигателем9, При подаче от генератора 14 одиночных импульсов на импульсный дискриминатор 24 последний вырабатываетнапряжение, поступающее на электродвигатель 9 и обеспечивающее его вращение в таком направлении, котороесоответствует положению переключателя 1 б направления вращения. В таком,режиме цепь управления двигателемпредставляет зацкнутую позиционнуюсистему управпения, в которой измерение рассогласования производится импульсным дискриминатором 24,сигнал задавания поступает от генератора 14. одиночных импульсов, аоптронный датчик 11 является позиционным датчиком обратной связи.На первый вход импульсного дискриминатора 24 поступают импульсы оптронного датчика 11, На второй входимпульсного дискриминатора 24 по 1589099даются сигналы от генератора 14 одиночных импульсов. На другие входы дискриминатора 24 поступают сигналы , с Формирователя 25 истинного направ 5 пения вращения, а также с переключателя 16 направления вращения. Выходной сигнал импульсного дискриминатора 24 подается в канал управления элек" тродвигателем 9, который, поворачи ваясь, отрабатывает заданное число импульсов на генераторе 14 одиночных импульсов.Таким образом, можно установить вал двигателя в любое положение с 15 точностью, равной угловому шагу оптронного датчика,Формула из обретения201, Устройство для контроля оптической передаточной функции оптических систем, преимущественно для длинно- фокусных, содержащее коллиматор, в фокальной плоскости которого установ лен тест-объект, выполненный в виде кольцевого радиального растра, нанесенного на вращающийся диск, который установлен на валу электродвигателя, .оптронный датчик, также установлен ный на валу электродвигателя, блок управления частотой вращения двигателя, содержащий частотный дискриминатор и широтно-импульсный модулятор, генератор импульсов регулируемой час- З 5 тоты, анализирующую диафрагму, установленную в Фокальной плоскости испытуемой оптической системы, приемник излучения, узкополосный электрический фильтр и отсчетное устройство, о т - 40 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, в устройство введены генератор импульсов стабильной частоты, генератор одиночных импульсов, переключатель 45 режимов работы, переключатель направления вращения, переключатель режима остановки, а в блок управления введен блок переключения, источник постоянного управляющего сигнала, Фазовый дискриминатор, вспомогательный частотный дискриминатор, импульсный дискриминатор, формирователь истинного направления вращения, при этом выходы переключателя режимов работы, переключателя направления вращения, переключателя режимов остановки, источника постоянного управляющего сигнала и частотного дискриминатора подклю, чены к входам переключающего устройства, а выход переключающего устройства через широтно-импульсный модулятор соединен с входом двигателя, один из входов частотного дискриминатора соединен с выходом генератора регули" руемой частоты, второй вход частотного дискриминатора соединен с выходом оптронного датчика, третий вход частотного дискриминатора соединен с выходом вспомогательного частотного дискриминатора, вход которого соединен с выходом генератора регулируемой частоты, четвертый вход частотного дискриминатора соединен с выходом фазового дискриминатора, один из входов фазового дискриминатора соединен с выходом генератора стабильной частоты, а другой его вход соединен с выходом узкополосного электрического Фильтра, один из входов импульсного дискриминатора соединен с выходом генератора одиночных импульсов, а егодругой вход соединен с выходом оптронного датчика, третий его вход соединенс выходом формирователя истинного направления вращения, а четвертый еговход соединен с переключателем направления вращения; вход формирователяистинного направления вращения соединен с выходом оптронного датчика.2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что переключающее устройство содержит реверсивныйсчетчик, мажоритарный элемент, инвертор, элемент ИЛИ, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ, два коМмутатора, при этом счетный вход реверсивного счетчика соединен с выходом оптронного датчика, вход реверсивного счетчика, "Сложение-вычитание" соединен с выходом формирователя истинного направления вращения, а установочный вход соединенс переключателем режима остановки,первый вход мажоритарного элемента соединен с выходом реверсивного счетчика,еговторой вход соединен с выходом переключателя режима остановки, третийвход соединен с его же выходом, а выход мажоритарного элемента соединен с входом элемента ИЛИ, второй вход элемента ИЛИ соединен с переключателем режимов работы, выход которого соеди-нен с одним из входом широтно-импульсного модулятора, вход инвертора соединен с выходом переключателя режима остановки, а выход инвертора соединен с.одним из входов первого элемен1589099 тавитель А. Тулубенскехред Л,Сердюкова опч рр ектор М, Максимишинец акав 2533Ч 6 ШИ Государ раж одписное венного комитет 113035, Москва,по из- 5 ФИЗВодственно-издательский комбинат Патент, г.ужгород, ул. Гагар та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которогосоединен с управляющим входом первогокоммутатора, первый сигнальный входэтого коммутатора соединен с выходомчастотного дискриминатора, а второйсигнальный вход соединен с выходомисточника постоянного управляющегосигнала, выход первого коммутатора соединен с первым сигнальным входом втоОрого коммутатора, а второй сигнальныйвход второго коммутатора соединен свыходом импульсного дискриминатора выход второго коммутатора соединен свходом широтно-импульсного модулятора, а управляющий вход второго коммутатора соединен с переключателемрежимов работы, второй вход первогоэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен свыходом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, один извходов второго элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с переключателем направления вращения, а другой вход - с выходом формирователяистинного направления вращения. ретениям и открытиям при ГКНТ СССушская наб., д. 4/5