Устройство для обнаружения ошибки фокусировки светового потока

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОШИБКИ ФОКУСИРОВКИ СВЕТОВОГО ПОТОКА(71) Заявитель Учреждение образования Гродненский государственный университет имени Янки Купалы(72) Автор Яничкин Валентин Викторович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гродненский государственный университет имени Янки Купалы(57) Устройство для обнаружения ошибки фокусировки светового потока, содержащее передний и задний щелевые модуляторы, расположенные в передней и задней плоскостях,перпендикулярных световому потоку, фотоприемник, измерительный блок, отличающееся 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 81292012.04.30 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 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.(56) 1. Патент 2207 1, 1995. Способ контроля оптической силы очковых линз и устройство для его реализации / Н.М.Спорник, А.Ф.Туев, В.В.Чиграй, В.В.Яничкин. Полезная модель относится к оптическому приборостроению и может использоваться для определения фокусного расстояния линз, в частности, в приборах для контроля очковых линз. Известно устройство для обнаружения ошибки фокусировки светового потока, содержащее 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 1. Данное устройство не обладает 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. 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. Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства, при котором достигается высокая точность готового изделия при сравнительно низких затратах на изготовление оптико-механической части. Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве для обнаружения ошибки фокусировки светового потока, содержащем передний и задний амплитудные щелевые модуляторы, расположенные в передней и задней плоскостях, перпендикулярных световому потоку, фотоприемник, измерительный блок, предусмотрены следующие отличия щели переднего и заднего амплитудных 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 со входом формирователя строб-импульсов, информационным входом амплитудного детектора первой произ 2 81292012.04.30 водной 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. 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. На фиг. 1 изображена схема заявляемого устройства для обнаружения ошибки фокусировки светового потока. На фиг. 2 представлены эпюры напряжений, поясняющие работу устройства обнаружения ошибки фокусировки. Устройство содержит передний модулятор 1 и задний модулятор 2. Передний и задний модуляторы закреплены на общей оси 3, благодаря чему сохраняется постоянное относительное положение щелей со сдвигом и перекрытием. Передний и задний модуляторы приводятся в синхронное вращение от электродвигателя 4. Устройство для обнаружения ошибки фокусировки светового потока 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 для обнаружения ошибки фокусировки светового потока работает следующим образом. Световой поток, сфокусированный оптической системой в заданную плоскость А, открывается щелями переднего и заднего модуляторов 1 и 2. При показанном на фиг. 1 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 при 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 импульсыпроступают на вход формирователя первой производной 6, где происходит дифференцирование импульсов . Продифференцированный сигналподается на формирователь строб-импульсов 7 и выходы амплитудных детекторов 8 и 9, на вторые 3 81292012.04.30 входы которых подаются строб-импульсы 1 и 2, вырабатываемые формирователем строб-импульсов 7. Измерение амплитуд первых производных происходит в интервале действия импульсов 1 и 2. Напряжения 1 и 2, равные по величине амплитудам импульсов соответствующих производных, поступают на входы дифференциального усилителя 10, который формирует разностный сигнал , пропорциональный ошибке фокусировки. Разностный сигналможет подаваться на устройство индикации,отображающее ошибку фокусировки светового потока, а также использоваться как сигнал рассогласования для работы исполнительного устройства в составе автоматизированной измерительной системы, например диоптриметра. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4