Способ контроля юстировки положения оптической оси пучка света и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к проекционной и лазерной оптике, в которой должно юстироваться положение оптической оси светового пучка. Целью изобретения является повышение точности и упрощение контроля юстировки положения оптической оси светового пучка путем введения звуковой сигнализации. Контроль юстировки положения оптической оси пучка света заключается в размещении по ходу луча измерительной плоскости, разделенной на секторы, вершины которых и определяют заданное положение. Мерой отклонения положения оптической оси пучка являются составляющие светового потока, падающие в различные секторы, которые измеряются оптико-электронным способом. Для отдельных секторов генерируют колебания, параметры которых изменяют в зависимости от измеренных отклонений оптической оси пучка от заданного положения, и преобразуют их в звуковые колебания соответствующей амплитуды, тона и скважности. 2 с.п., 8 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1597118 А3 (19) Ш) (51)5 С 01 М 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н пАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР

1 (21) 3908504/24-10 (22) 17,06. 85 (31) 84!06944,6 (32) 18.06, 84 (33) ЕР (46) 30,09,90.Бюл. № 36 (71) Др.-инж, Рудольф Хелль ГмбХ (1)Е) (72) Йорг Шульц-Хенниг и Херст Зиверс (DE) (53) 681.4,072 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1065877, кл, С 11 В 7/11, 1984, Appl.0pt., 1972, ч,11,Р 2, р,278, 2?9, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЮСТИРОВКИ ПОЛОЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ ПУЧКА СВЕТА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ!!1ЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к проекционной и лазерной оптике, в которой должно юстироваться положение оптической оси светового пучка. Целью

Изобретение относится к проекционной и лазерной оптике и может быть использовано для юстировки положения.оптической оси светового пучка.

Цель изобретения -. повышение точности и упрощение контроля юстировки положения оптической оси светового пучка путем введения звуковой сигнапизации.

На чертеже схематически представлено устройство для контроля юстировки положения светового пучка в заданной точке базовой плоскости, перпенизобретения является повышение точности и упрощение контроля юстировки„ положения оптической оси светового пучка путем введения звуковой сигнализации, Контроль юстировки положения оптической оси пучка света закл очается в размещении по ходу луча измерительной плоскости, разделенной на секторы, вершины которых и определяют заданное положение. Мерой отклонения положения оптической оси пучка являютсяя со ставляющие свето во го потока, падающие в различные секторы, которые измеряются оптико-электронным способом. Для отдельных секторов генерируют колебания параметры которых иэ- а

Ф меняют в зависимости от измеренных отклонений оптической оси пучка от заданного положения, и преобразуют их в звуковые колебания соответствующей амплитуды, тона и скважности. 2 с,п,, 8 э.п,, ф-лы, I ил.

Ф ® ) дикулярной оптической оси светового пучка.

QG

Световой пучок I (источник света и. юстировочные средства для коррекции его положения не показаны). должен быть съюстирован симметрично относи- ф тельно оптической оси 2 в центре базовой плоскости 3 с помощью полу- („ф3 прозрачного плаского зеркала 4, расположенного в ходе лучей светового пучка 1, часть 5. светового пучка с помощью согласующей оптики 6 выводится на измерительную плоскость

1597118, позиционного детектора,8 ° Согласую" шая оптическая система 6, представляксцая собой, например, афокапьную телескопическую систему, использу

5 ется для согласования площади попе- речного сечения части 5 светового пучка с размером измерительной ппоскости. 7 ° Измерительная плоскость 7 размещена в ходе лучей светового пуч- 10 ка 1, Измерительная ппоскость 7 позиционного детектора 8 сопряжена с базовой плоскостью 3, что обеспечивает, контроль юстировки положения светового пучка 1 по соответствукщему смещению положения части 5 светового пучка на измерительной плоскости 7.

Позиционный детектор 8 выполнен на четырех электрически разделенных on- 2р тоэлектронных преобразователях, входные поверхности которых образуют че тыре квадранта измерительной плоскости 7, причем средняя точка измерительной плоскости 7 соответствует задан- 25 ному положению светового пучка .1 на базовой плоскости 3 ° В качестве позиционного детектора используется квадрантный фотодиод.

Световые сигналы S - S, поступаю- 3р щие на позиционный детектор 8, усиливаются в .усилителях 9 - 12, причем они являются мерой соответствунщей доли части 5 светового пучка, которая падает на соответствунщие квадранты, и. таким образом является мерой контроля направления и величины существующих отклонений от заданного положения, Квадранты позиционного детектора 8 4р соединены с четырьмя звуковыми генераторами 13 - 16, которые формируют низкочастотные сигналы различной амппитуды, частоты и скважности, Гене-. ратор 13 формирует сигнал высокой 45 частоты, например 5 кГц, генератор

14 генерирует сигнал высокой частоты, например 1 кГц, генератор 15 формирует сигнал средней частоты, например .400 Гц и генератор 16 вырабатьвает сигнай низкой частоты, например

100, Гц.

Далее амппитуды четырех сигналов изменяются в модуляторах 17-20 в за.55 висимости от параметров световых сиг налов S S позиционного детектора 8, Модуляторы 17 - 20 выполнены в виде, например, усилителей, коэффициенты усиления которых устанавливаются с помощью параметров световых сигналов

S - S . Если изменяется частота сигналов, то модуляторы 17 - 20 выполнены в виде, например, управляемых напряжением генераторов, Если изменяется коэффициент скважности, то модуляторы 17 - 20 выполнены в виде, например, электронноro прерывателя, который приводится в действие от управляемого напряжением генератора, Если должен варьироваться коэффициент заполнения сигналов, то модуляторы 17 - 20 выполнены в виде, например, управляемых напряжением генераторов, компаратора, дифференциаторов и триггерных каскадов, Измененные в модуляторах 17 - 20 сигналы подаются на входы 21 коммутатора 22, выполненного в виде мультиплексора, Мультиплексор 22 подклю" чает четыре измененных сигнала поочередно в циклической последовательности через усилитель 23 к электроакустическому преобразователю, например к громкоговорителю 24, который воспроизводит звуковые сигналы определенного тока, следукщие друг эа другом, громкость которых варьируется в зависимости от отклонения светового пучка от заданного положения, Циклическим переключением сигналов управляет генератор 25 тактовых импульсов, который подает на мультиппексор 22 соответствукщую последовательность тактовых импульсов Т

При юстиро вке свето во го пучка 1 различные высоты звуковых токов указывают на направление отклонения положения, а различная громкость тоновна величину отклонения положения, причем при точной юстировке светового пучка 1 относительно заданного положения все четыре измеренных тона прослушиваются одновременно с. одинаковой громкостью.

На практике обычно достаточно от« носительной юстировки положения, В этом случае усиленные параметры световых сигналов $1- Б позиционного детектора 8 одновременно нормируются в блоке 26 нормирования, Для образования нормированных световых сигналов Й вЂ” S< аналоговые сигналы

S 1- Я,преобразованные в аналогоцифровом преобразователе 27 в цифровые, суммируются в суммирукщем каскаде 28 блока 26 нормирования, а на вы5 1597 ходе получюат суммарную величину 3 Я, на которую в делителе 29 делятся оцифрованные сигналы S — Я

Нормированные световые сигналы

Я вЂ” Я подаются в пороговые средст в 1 ва 30. В пороговых средствах 30 из первого и второго, третьего и четвертого и второго и четвертого нормированных световых сигналов в дифференциальных блоках 31 — 33 определяются три нормированных раэностных сигнала D - D, которые модифицируются в соответствии с квадратичной функцией, нарастание которой для меньших значений разностного сигнала происходит сильнее по сравнению с линейной функцией, Благодаря этому элиминируются знаки разно стных сигналов и оценка отклонений стано- 20 вится более удобной.

Нормированные значения разностных сигналов D,— D з подаются в каскады

34 — 36 возведения в квадрат. Затем нормированные возведенные в квадрат 25

2 разностные сигналы D,— Г) 3 сравниваются в средствах 37 - 39 сравнения с нормированным граничным значением D, хранящимся в регистре 40. Нормированное граничное значение представляет 30 допустимое относительное отклонение светового пучка 1 от его заданного положения, Если значение раэностного сигнала не превышает заданного нормированного граничного значения Dg то соответствующие средства 37 — 39 и t1 сравнения выдают сигнал с уровнем Н. °

Выходы средств 37 — 39 сравнения опрашиваются вентильной схемой И, которая на выходе выдает сигнал с логическим уровнем "H", если все три нормированные возведенные в квадрат разно-. — 7 стные величины D не превышают норми- . рованного граничного значения Dg В этом случае выходной сигнал вентиль- 4 ной схемы И 41 по линии 42 переключает все входы мультиплексора 22 на выход, вследствие чего одновременно могут прослушиваться все четыре измеренных тона, Если интерес представляет не относи ельное, а абсолютное положение светового пучка, блок 26 . нормирования шунтируется или исключается. В этом случае в регистр 40 .пороговых средств 30 закладывается абсолютная граничная величина, Формула изобретения ! ° Способ контроля юстировки положения оптической гтси пучка света от18

6 носительно заданной точки, заключающийся в размещении по ходу луча измерительной плоскости, разделенной на секторы, BppIIIHHbl центральных углов которых, совмещены с заданной точкой, измерении соответствующих ггучков cBp та в отдельных секторах оптико-электронным способом, сравнении сигналов с отдельных секторов, по которым определяют отклонение положения оптической оси пучка света в секторах измерительной плоскости относительно заданной точки, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности и упрощения контроля путем внецения звуковой сигнализации, генерируют для отдельных секторов измерительной глос-., -кости низкочастотные. сигналы, различные или по амплитуде, или частоте, или скважности, модулируют их по од-, ному иэ параметров в зависимости от измеренной состгвляюпгей пучка све-. та в соответствующих секторах и преобразуют в звуковые сигналы определенной громкости, высоты тона и частоты прерываний, характеризующие отдельные секторы, 2. Способ по и 1, о т л и ч а юшийся тем, что ттпя отдельных секторов измерительной плоскости преобразование в звуковые сигналы различной высоты тона и громкости в зависимости от отклонения положения пучка выполняют поочередно в циклической последовательности.

3, Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что формируют из измеренных составляющих пучка света для смежных и оппозитно размещен ных секторов разностние сигналы, сравнение выполняют с наперед заданным граничным значением, представляющим допустимое отклонение положения пучка света относительно заданной точки, и одновременно преобразуют их в звуковые сигналы различной высоты тона, если разностные сигналы не превышают граничного значения, 4. Способ по пп,1-3, о т л ич а ю щ и и с .я тем, что измеренные составляющие тгучка .света отдельпых секторов, используемые для формирования разностных сигналов, предварительно нормируют, 5, Способ по п.4, о т л и ч а ющ и и с .я тем, что разностные сигча" лы модифицируют наперед заданной мо1597118 нотонной функцией, возрастание которой для меньшего значения разностного сигнала происходит сильнее, чем у линейной функции, 6, Способ по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью согласования поперечного сечения пучка све— та и измерительной плоскости, перед измерительной плоскостью размещают оптическую систему, формирующую коллимированный пучок света соответствующего диаметра, 7, Устройство для контроля юстировки положения оптической оси пучка све" 5 та относительно заданной точки, включающее оптико-электронную систему измерения, размещенную по ходу луча и выполненную в виде светочувствительной измерительной плоскости, разделен-10 ной на секторы, вершины центральных углов которых совмещены в заданной точке, узел сравнения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения контроля 25 путем введения звуковой сигнализации, введены звуковые генераторы, формирующие низкочастотные сигналы для отдельных секторов различной или амплитуды или частоты, или скважности 30 в зависимости от составляющей пучка света, модуляторы одного из параметров низкочастотных сигналов, коммутатор поочередного циклического подклю" чения низкочастотных сигналов, гене- 35 ратор тактовых импульсов и электроакустический преобразователь, причем выходы звуковых генераторов подключены к входам модуляторов выходы которых подключены к входам коммутато- 40 ра, выход генератора тактовых импуль- . сов подключен к первому управляющему входу коммутатора, а его выход подключен к входу электрооптического преобразователя, 8, Устройство по п,7, о т л и— ч а ю ще е с я тем, что введены пороговые средства, формирующие управляющий сигнал на втором управляющем входе коммутатора, выполненные в виде узла сравнения из дифференциальных блоков, формирующих разностные сигналы в соответствии с величиной светового сигнала, регистр граничного значения, блоки модификации, преобразующие разностные сигнапы в соответствии с наперед заданной монотонной функцией, которая для меньших значений разности возрастает сильнее, чем линейная функция, и средства срав" нения модифицированных сигналов, причем входы дифференциальных блоков являются входами пороговых средств, а выходы дифференциальных блоков под« ключены к входам блоков модификации, выходы которых подключены к первым. входам средств сравнения, а выход регистра подключен к вторым входам средств сравнения, выход которых является выходом пороговых средств.

9, Устройство по п,7 или 8, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что.введен блок нормирования, на входы которого сигналы подаются с отдельных секторов светочувствительной измерительной плоскости, а его выходы подключены к входам пороговых средств, 10, Устройство по п. 7 или 8, или 9, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что перед измерительной плоскостью введена согласующая оптическая система, выполненная в виде афокальной оптической системы.

159 7118

Составитель Е,Лыкашева

Редактор А,Огар Текред,Кравчук Корректор:М.Пожо

Заказ 2920 Тираж 436 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101