close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10876

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10876
(13) C1
(19)
G 01M 11/02
G 01N 21/01
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОШИБКИ ФОКУСИРОВКИ СВЕТОВОГО
ПОТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
(21) Номер заявки: a 20060741
(22) 2006.07.17
(43) 2008.02.28
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Гродненский государственный университет имени Янки Купалы" (BY)
(72) Авторы: Яничкин Валентин Викторович; Чиграй Виктор Владимирович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Гродненский государственный университет имени Янки Купалы"
(BY)
(56) Андронов В.П. и др. ОМП. - 1983. № 7. - С. 58-59.
RU 2024000 C1, 1994.
SU 1585703 A1, 1990.
US 4637720, 1987.
EP 0819927 A2, 1998.
BY 10876 C1 2008.08.30
(57)
1. Способ определения ошибки фокусировки светового потока, состоящий в том, что
сфокусированный световой поток модулируют по амплитуде в двух плоскостях, расположенных перпендикулярно оптической оси, и измеряют модулированный световой поток,
отличающийся тем, что модуляцию осуществляют со сдвигом и перекрытием щелей модуляторов по углу, получают результирующий импульс, в котором передний фронт сформирован кромкой щели переднего модулятора, а задний фронт - кромкой щели заднего
модулятора, анализируют первые производные фронтов и по амплитудам первых производных фронтов определяют ошибку фокусировки.
Фиг. 1
BY 10876 C1 2008.08.30
2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее передний и задний щелевые модуляторы, расположенные в передней и задней плоскостях, перпендикулярных световому потоку, фотоприемник, измерительный блок, характеризующийся тем, что щели
переднего и заднего модуляторов выполнены со сдвигом и перекрытием по углу, а измерительный блок содержит формирователь первой производной переднего и заднего фронтов результирующего импульса, формирователь строб-импульсов, амплитудный детектор
первой производной переднего фронта, амплитудный детектор первой производной заднего фронта и дифференциальный усилитель, причем выход фотоприемника соединен со
входом формирователя первой производной, выход формирователя первой производной
соединен со входом формирователя строб-импульсов, информационным входом амплитудного детектора первой производной переднего фронта, информационным входом амплитудного детектора первой производной заднего фронта, выход формирователя стробимпульсов, соответствующий переднему фронту, соединен со стробирующим входом амплитудного детектора первой производной переднего фронта, выход формирователя
строб-импульсов, соответствующий заднему фронту, соединен со стробирующим входом
амплитудного детектора первой производной заднего фронта, выход амплитудного детектора первой производной переднего фронта соединен с первым входом дифференциального усилителя, выход амплитудного детектора первой производной заднего фронта
соединен со вторым входом дифференциального yсилителя.
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может использоваться в
устройствах для определения фокусного расстояния линз, в частности в приборах для
контроля очковых линз.
Известны способ контроля оптической силы очковых линз и устройство для его реализации [1]. Способ заключается в том, что световой поток модулируют по амплитуде,
при этом величину светового потока измеряют в двух областях его сечения, а об оптической силе линзы судят по изменению величины светового потока в этих областях.
Устройство для реализации этого способа содержит фотоприемное устройство, состоящее из двух фотоприемников, расположенных в пределах апертуры светового потока
и пространственно разнесенных в плоскости сечения оптического потока относительно
его оси, при этом модулятор является амплитудным и установлен с возможностью перекрывания светового потока перед фотоприемниками. Перекрывание осуществляется последовательно для одного и другого фотоприемников.
Данные способ и устройство не обладают достаточной точностью вследствие трудности достижения идентичности двух измерительных каналов, из-за неодинакового дрейфа
каналов во времени, неодинакового температурного дрейфа, а также неодинаковых возможных паразитных засветок фотоприемников, которые могут изменяться в процессе эксплуатации.
Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются способ и устройство, описанные в [2]. На фиг. 1 показано устройство известного датчика фокусировки. В данном
устройстве применяется способ сравнения световых потоков до и после фокусировки при
прохождении их через малые щели заданной ширины, выполненные в дисках переднего и
заднего модуляторов. Большие щели служат для обеспечения запаса апертуры при работе
малых щелей. При расфокусировке относительно плоскости симметрии модуляторов перераспределяются плотности световых потоков в плоскости переднего и плоскости заднего модуляторов. При этом величины световых потоков, проходящих последовательно во
времени через малые щели переднего и заднего модуляторов, становятся различными.
При строгой продольной фокусировке световые потоки одинаковы. Сигнал разности световых потоков в двух плоскостях, выходящий с измерительного блока, позволяет определить расфокусировку относительно заданной плоскости фокусировки.
2
BY 10876 C1 2008.08.30
Известное устройство предъявляет сравнительно высокие требования к точности изготовления щелей по ширине и их идентичности. В условиях массового промышленного
производства это может вызвать затруднения, снижение точности готового изделия, в котором применяется устройство, а также увеличение производственных затрат.
Заявляемое изобретение направлено на технический результат, при котором достигается высокая точность готового изделия при сравнительно низких затратах на изготовление оптико-механической части.
Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения ошибки фокусировки световой поток модулируют по амплитуде в одной и другой плоскостях, расположенных вдоль оптической оси, и измеряют модулированный световой поток. Отличие
состоим в том, что модуляцию осуществляют со сдвигом и перекрытием щелей модуляторов по углу, при этом получают результирующий импульс, в котором передний фронт
сформирован кромкой щели переднего модулятора, а задний фронт - кромкой щели заднего модулятора, анализируют первые производные фронтов и по амплитудам первых производных определяют ошибку фокусировки.
Анализ положения точки фокусировки относительно заданной плоскости по амплитудам первых производных позволяет повысить точность, т.к. на величину первых производных не влияет ширина щели, а влияет только качество кромки щели, которое легко
обеспечить в производственных условиях.
Устройство для реализации вышеуказанного способа содержит передний и задний амплитудные щелевые модуляторы, расположенные в передней и задней плоскостях, перпендикулярных световому потоку, фотоприемник, измерительный блок. Отличие от
известного устройства состоит в том, что щели переднего и заднего модуляторов выполнены со сдвигом и перекрытием по взаимно-относительному углу, а измерительный блок
содержит формирователь первой производной переднего и заднего фронтов результирующего импульса, формирователь строб-импульсов, амплитудный детектор первой производной переднего фронта, амплитудный детектор первой производной заднего фронта и
дифференциальный усилитель, причем выход фотоприемника соединен со входом формирователя первой производной, выход формирователя первой производной соединен с входом формирователя строб-импульсов, информационным входом амплитудного детектора
первой производной переднего фронта, информационным входом амплитудного детектора первой производной заднего фронта, выход формирователя строб-импульсов, соответствующий переднему фронту, соединен со стробирующим входом амплитудного детектора первой производной переднего фронта. Выход формирователя строб-импульсов,
соответствующий заднему фронту, соединен со стробирующим входом амплитудного детектора первой производной заднего фронта, выход амплитудного детектора первой производной переднего фронта соединен с первым входом дифференциального усилителя,
выход амплитудного детектора первой производной заднего фронта соединен со вторым
входом дифференциального усилителя.
Анализ первых производных осуществляют без синхронизации с положением щели,
благодаря чему относительный угол между модуляторами не предъявляет высоких требований к производственной точности изготовления. Требуемый технический результат достигается благодаря тому, что крутизна фронтов и величины первых производных не
зависят от ширины щелей и их отклонений по величине, а зависят только от положения
фокуса относительно кромок щелей переднего и заднего модуляторов вдоль оптической
оси. При равном удалении фокуса от кромок переднего и заднего модуляторов амплитуды
первой производной переднего и заднего фронтов равны даже в случае неодинаковой ширины щелей. Неточность регулировки по углу модуляторов, которая может возникнуть в
процессе производства при изготовлении, также не влияет на величину первых производных переднего и заднего фронтов результирующего импульса, т.к. величины производных
зависят только от продольного положения фокуса относительно кромок щелей модуляторов.
3
BY 10876 C1 2008.08.30
На фиг. 1 изображена схема заявляемого устройства, реализующего заявляемый способ. На фиг. 2 представлены эпюры напряжений, поясняющие способ и работу устройства
обнаружения продольной ошибки фокусировки.
Устройство содержит передний модулятор 1 и задний модулятор 2. Модуляторы закреплены на общей оси 3, благодаря чему сохраняется постоянное относительное положение щелей со сдвигом и перекрытием. Модуляторы приводятся в синхронное вращение от
электродвигателя 4. Устройство содержит также фотоприемник 5 и измерительный блок,
состоящий из формирователя первой производной переднего и заднего фронтов результирующего импульса 6; формирователя строб-импульсов 7; амплитудного детектора первой
производной переднего фронта 8; амплитудного детектора первой производной заднего
фронта 9; дифференциального усилителя 10.
Устройство работает следующим образом. Световой поток, сфокусированный оптической системой в заданную плоскость А, открывается щелями модуляторов 1 и 2. При показанном на рисунке направлении вращения правая кромка щели переднего модулятора 1
является открывающей и формирует передний фронт результирующего импульса, а левая
кромка щели заднего модулятора 2 является закрывающей и формирует задний фронт результирующего импульса.
При отклонении фокуса от заданной плоскости А, например переходе фокуса в плоскость Б, происходит некоторое увеличение сечения светового потока в плоскости переднего модулятора 1 при одновременном уменьшении сечения в плоскости заднего
модулятора 2. При этом скорость изменения интенсивности при открывании результирующего импульса уменьшается, т.е. уменьшается первая производная переднего фронта,
а скорость изменения интенсивности при закрывании результирующего импульса увеличивается, т.е. увеличивается первая производная заднего фронта. При этом скорость измерения интенсивности при открывании результирующего импульса уменьшается, т.е.
увеличивается первая производная заднего фронта.
Результирующий импульс регистрируется фотоприемником 5. С выхода фотоприемника импульсы Uфn поступают на вход формирователя первой производной 6, где происходит дифференцирование импульсов Uфn. Продифференцированный сигнал Ug подается
на формирователь строб-импульсов 7 и выходы амплитудных детекторов 8 и 9, на вторые
входы которых подаются строб-импульсы τс1 и τс2, вырабатываемые формирователем
строб-импульсов 7. Измерение амплитуд первых производных происходит в интервале
действия импульсов τс1 и τс2 Напряжения Uag1 и Uag2, равные по величине амплитудам
импульсов соответствующих производных, поступают на входы дифференциального усилителя 10, который формирует разностный сигнал ∆U, пропорциональный ошибке фокусировки. Разностный сигнал ∆U может подаваться на устройство индикации, отображающее ошибку фокусировки, а также использоваться как сигнал рассогласования для
работы исполнительного устройства в составе автоматизированной измерительной системы, например диоптриметра.
Источники информации:
1. Патент BY 2207, МПК G 01N 21/01, 1998.
2. Андропов В.П., Дмитриев Е.И., Шестаков А.П. Датчик сферичности волнового
фронта лазерного излучения // ОПМ. - № 7. - 1983. - С. 58.
4
BY 10876 C1 2008.08.30
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
97 Кб
Теги
by10876, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа