SU1597118A3 - Способ контрол юстировки положени оптической оси пучка света и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к проекционной и лазерной оптике, в которой должно юстироватьс  положение оптической оси светового пучка. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и упрощение контрол  юстировки положени  оптической оси светового пучка путем введени  звуковой сигнализации. Контроль юстировки положени  оптической оси пучка света заключаетс  в размещении по ходу луча измерительной плоскости, разделенной на секторы, вершины которых и определ ют заданное положение. Мерой отклонени  положени  оптической оси пучка  вл ютс  составл ющие светового потока, падающие в различные секторы, которые измер ютс  оптико-электронным способом. Дл  отдельных секторов генерируют колебани , параметры которых измен ют в зависимости от измеренных отклонений оптической оси пучка от заданного положени , и преобразуют их в звуковые колебани  соответствующей амплитуды, тона и скважности. 2 с.п., 8 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к проекциои·? ной 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 сигнализации.

На чертеже схематически представлено устройство для контроля юстировки положения светового пучка в заданной точке базовой плоскости, перпен2 изобретения является повышение точности и упрощение контроля юстировки_Ά 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.

дикулярной оптической оси светового пучка.

Световой пучок 1 (источник света и. юстировочные средства для коррекции его положения не показаны)„должен быть съюстирован симметрично относительно оптической оси 2 в центре базовой плоскости 3 с помощью полупрозрачного плоского зеркала 4, расположенного в ходе лучей светового пучка 1, часть 5.светового пучка с помощью согласующей оптики 6 выводится на измерительную плоскость 7

SU „„ 1597118 АЗ позиционного детектора,8. Согласующая оптическая система 6, представляющая собой, например, афокальную телескопическую систему, используй ется для согласования площади поперечного сечения части 5 светового пучка с размером измерительной плоскости 7. Измерительная плоскость 7 размещена в ходе лучей светового пучка 1.

Измерительная плоскость 7 позиционного детектора 8 сопряжена с базовой плоскостью 3, что обеспечивает . контроль юстировки положения светового пучка 1 по соответствующему смещению положения части 5 светового пучка на измерительной плоскости 7, Позиционный детектор 8 выполнен на четырех электрически разделенных оптоэлектронных преобразователях, входные поверхности которых образуют четыре квадранта измерительной плоскости 7, причем средняя точка измерительной плоскости 7 соответствует заданному положению светового пучка .1 на базовой плоскости 3, В качестве позиционного детектора используется квадрантный фотодиод»

Световые сигналы S,- S₄, поступаю щие на позиционный детектор 8, усиливаются в усилителях 9 — 12, причем они являются мерой соответствующей доли части 5 светового пучка, которая падает на соответствующие квадранты, и таким образом является мерой контроля направления и величины существующих отклонений от заданного положения.

Квадранты позиционного детектора 8 соединены с четырьмя звуковыми генераторами 13 - 16, которые формируют низкочастотные сигналы различной амплитуды, частоты и скважности. Генератор 13 формирует сигнал высокой 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 вырабатывает сигнал низкой частоты, например 100 ,Тц,

Далее амплитуды четырех сигналов изменяются в модуляторах 17-20 в зависимости от параметров световых сигналов S,- S₄ позиционного детектора 8 Модуляторы 17 - 20 выполнены в виде, например, усилителей, коэффициенты усиления которых устанавливаются с помощью параметров световых сигналов Sf- 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, электронного 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 подключает четыре измененных сигнала поочередно в циклической последовательности через усилитель 23 к электроакустическому преобразователю, например к громкоговорителю 24, который воспроизводит звуковые сигналы определенного тока, следующие друг за другом, громкость которых варьируется в зависимости от отклонения светового пучка от заданного положения. Циклическим переключением сигналов управляет генератор 25 тактовых импульсов, который подает на мультиплексор 22 соответствующую последовательность тактовых импульсов Т_р,

При юстировке светового пучка 1 различные высоты звуковых токов указывают на направление отклонения положения, а различная громкость тонов на 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 относительной юстировки положения, В этом случае усиленные параметры световых сигналов S₁- S₄ позиционного детектора 8 одновременно нормируются в блоке 26 нормирования. Для образования нормированных световых сигналов S₄; аналоговые сигналы S₍- S₄,преобразованные в аналогоцифровом преобразователе 27 в цифровые, суммируются- в суммирующем каскаде 28 блока 26 нормирования, а на вы6

5, 1 ходе получюат суммарную величину JS, на которую в делителе 29 делятся оцифрованные сигналы S₄- S₄ ..

Нормированные световые сигналы

S₄ подаются в пороговые средства 30о 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 разностных сигнала 0, - П ₃, 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 разностных сигналов и оценка отклонений становится более удобной.

Нормированные значения разностных сигналов В,- В_а подаются в каскады 34 — 36 возведения в квадрат. Затем нормированные возведенные в квадрат разностные сигналы D*- I) * сравниваются в средствах 37 - 39 сравнения с нормированным граничным значением Dj, хранящимся в регистре 40, Нормированное граничное значение представляет допустимое относительное отклонение светового пучка 1 от его заданного положения. Если значение разностного сигнала не превышает заданного_нормированного граничного значения Dj, то соответствующие средства 37 - 39 сравнения выдают сигнал с уровнем Н., Выходы средств 37 - 39 сравнения опрашиваются вентильной схемой И, которая на выходе выдает сигнал с логическим уровнем Е”, если все три нормированные возведенные в квадрат разно—· · стные величины D не ров энного граничного значения D этом случае выходной сигнал ной схемы И 41 по линии 42 переключает все входы мультиплексора 22 на выход, вследствие чего одновременно могут прослушиваться все четыре измеренных тона,Еспи интерес представляет не относительное, а абсолютное положение светового пучка, блок 26 , нормирования шунтируется или исключается,. В этом случае в регистр .40 пороговых средств 30 закладывается абсолютная граничная величина.

Claims (1)

1. .позиционного детектора,8, Согласуюша  оптическа  система 6, представ л кща  собой, например, афокальную телескопическую систему, используетс  дл  согласовани  площади поперечного сечени  части 5 светового пучка с размером измерительной плоскости . 7, Измерительна  плоскость 7 размещена в ходе лучей светового пуч ка 1, Измерительна  плоскость 7 позиционного детектора 8Сопр жена с базовой плоскостью 3, что обеспечивает . контроль юстировки положени  светового пучка I по соответствующему сме щению положени  части 5 светового пучка на измерительной плоскости 7, Позиционный детектор 8 выполнен на четырех электрически разделенных оптоэлектронных преобразовател х, вход ные поверхности которых образуют четыре квадранта измерительной плоскос ти 7, причем средн   точка измерител ной плоскости 7 соответствует заданному положению светового пучка .1 на базовой плоскости 3, В качестве позиционного детектора используетс  квадрантный фотодиод. Световые сигналы S,- S, поступаю щие на позиционный детектор 8, усиливаютс  в усилител х 9 - 12, причем они  вл ютс  мерой соответствующей доли части 5 светового пучка, котора  падает на соответствующие квадранты , и таким образом  вл етс  мерой контрол  направлени  и величины существующих отклонений от заданного положени . Квадранты позиционного детектора соединены t четырьм  звуковыми генераторами 13 - 16, которые формируют низкочастотные сигналы различной ам плитуды, частоты и скважности. Генератор 13 формирует сигнал высокой 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 вырабатывает сигнал низкой частоты, например 100 ,Гц, Далее амплитуды четырех сигналов измен ютс  в модул торах 17-20 в за висимости от параметров световых си налов S,- S позиционного детектора Модул торы 17 - 20 выполнены в виде например, усилителей, коэффициенты усилени  которых устанавливаютс  с помощью параметров световых сигналов S| - БД;, Если измен етс  частота сигнн лов, то модул торы 17 - 20 выполнены в виде, например, управл емых напр жением генераторов. Если измен етс  коэффициент скважности, то модул торы 17-20 выполнены в виде, например, электронного прерывател , который приводитс  в действие от управл емого напр жением генератора. Если должен варьироватьс  коэффициент ;5аполнени  сигналов, то модул торы 17-20 выполнены в виДе, например , управл емых напр жением генераторов , компаратора, дифференциаторов и триггерных каскадов. Измененные в модул торах 17-20 сигналы подаютс  на входы 21 коммутатора 22, выполненного в виде мультиплексора . Мультиплексор 22 подключает четыре измененньк сигнала поочередно в циклической последовательности через усилитель 23 к электроакустическому преобразователю, например к громкоговорителю 24, которьм воспроизводит звуковые сигналы определенного тока, следующие друг за другом, громкость которых варьируетс  в зависимости от отклонени  светового пучка от заданного положени . Циклическим переключением сигналов упр.авл ет генератор 25 тактовых импульсов, который подает на мультиплексор 22 соответствующую последовательность тактовых импульсов Т, При юстировке светового пучка 1 различные высоты звуковых токов указывают на направление отклонени  положени , а различна  громкость тонов на величину отклонени  положени , причем при точной юстировке светового пучка 1 относительно заданного положени  все четыре измеренных тона прослушиваютс  одновременно с. одинаковой громкостью. На практике обычно достаточно от«носительной юстировки положени , В этом случае усиленные параметры световьк сигналов 84 позиционного детектора 8 одновременно нормируютс  в блоке 26 нормировани . Дл  образовани  нормированных световых сигналов §,- аналоговые сигналы S - R,преобразованные в аналогоцифровом преобразователе 27 в цифровые , суммируютс - в суммирующем каскаде 28 блока 26 нормировани , а на вы- 5. ходе получюат суммарную величину 2 на которую в делителе 29 дел тс  оцифрованные сигналы S, Нормированные световые сигналы .4 подаютс  в пороговые средства ЗОе В пороговых средствах 30 из первого и второго, третьего и четвертого и второго и четвертого нормированных световых сигналов в диффе ренциальных блоках 31-33 определ ютс  три нормированных разностных сигнала D, - П-, которые модифицируютс  в соответствии с квадратичной функцией, нарастание которой дл  меньших значений разностного сигнала происходит сильнее по сравнению с линейной функцией. Благодар  этому элиминируютс  знаки разностных сигналов и оценка отклонений становитс  более удобной. Нормированные значени  разностных сигналов D,- Dj подаютс  в каскады 34 - 36 возведени  в квадрат. Затем нормированные возведенные в квадрат разностные сигналы I) , сравниваютс  в средствах 37 - 39 сравнени  с нормированным граничным значением Dg хран щимс  в регистре 40, Нормирован ное граничное значение представл ет допустимое относительное отклонение светового пучка 1 от его заданного положени . Если значение разностного сигнала непревышает заданного норми рованного граничного значени  Dg, о то соответствующие средства 37 - 39 сравнени  выдают сигнал с уровнем Н. Выходы средств 37 - 39 сравнени  опрашиваютс  вентильной И, кото ра  на выходе вьщает сигнал с логиче КИМ уровнем Н, если все три нормированные возведенные в квадрат разностные величины D не превышают нормированного граничного значени  Dg, В этом случае выходной сигнал вентильной схемы И 41 по линии 42 переключает все входы мультиплексора 22 на вмход, вследствие чего одновременно могут прослушиватьс  все четыре измеренных токаеЕсли интерес представл ет не относительное, а абсолютное положение светового пучка, блок 26 .. нормировани  шунтируетс  или исключаетс ,, В этом случае в регистр 40 пороговьк средств 30 закладываетс  абсолютна  гранична  величина, Формула изобретени  1, Способ контрол  юстировки положени  оптической 0СИ пучка света относительно заданной точки, заключающийс  в размещении по ходу луча измерительной ггчоскости, разделе1гной на секторы, вершины центральных углов которых,совмещены с заданной точкой, измерении соответствугацих пучков света в отдельных секторах оптико-электронным способом, сравнении сигналов с отдельных секторов, по которым определ ют отклонение положени  оптической оси пучка света в секторах измерительной Ш10СКОСТИ относительно заданной точки, отличающийс  тем, что, с целью повьпиени  точности и упрощени  контрол  введени  звуковой сигнапизации, генерируют дл  отдельных секторов измерительной плос-: , -кости низкочастотные, сигнаггы, различные или по амплитуде, или частоте, или скважности, модулируют их по од- из параметров в зависрпмости от измеренной составл ющей пучка света в соответствующих секторах и щ еобразуют в звуковые сигналы опреде- ленной громкости, высоты тона и частоты прерываний, характеризующие отдельные секторы, 2о Способ по п, , о т л и ч а ющ и и с   тем, что дл  отдельных секторов измерительной плоскости преобразование в звуковь е сигналы различной высоты тона и громкости в зависимости от отютонени  положени  пучка выполн ют поочередно в циклической последовательности, Зо Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийс  тем, что из измеренных составл ющих пучка света дл  смежных и оппозитпо размещенных секторов разностные сигналы, сравнение выполн ют с наперед заданным граничным значением, представл ющим допустимое отклонение положени -пучка света относительно заданной точки, и одновременно преобразуют их в звуковые сигналы различной высоты тона, если разностные сигналы не превышают граничного значени , 4, Способ по пп,1-3, отличающий с.  тем, что измеренные составл ющие лучка .света отдельных секторов, используемые дл  формировани  разностных сигналов, предваритель но нормируют. 5, Способ по п,4, о тли ча юи и с Я тем, что разностные сигна-ы модифицируют наперед заданной монотонной функцией, возрастание кото-рой дл  меньшего значени  разностного сигнала происходит сильнее, чем у линейной функции,

   6,Способ по п,I, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью согласовани  поперечного сечени  пучка све та и измерительной плоскости, перед измерительной плоскостью размещают оптическую систему, формирующую коллимиров нный пучок света соответствующего диаметра

   7,Устройство дл  контрол  юстировки положени  оптической оси пучка света относительно заданной точки, включающее оптико-электронную систему измерени , размещенную по ходу луча ивыполненную в виде светочувствительной измерительной ппоскости, разделBH ной на секторы, вершины центральных углов которых совмещены в заданной точке, узел сравнени , о т л и ч а ющ е е с   тем, что, с целью повьппени  точности и упрощени  контрол  путем введени  звуковой сигнализации, введены звуковые генераторы, формирующие низкочастотные сигналы дл  отдельных секторов различной или амплитуды или частоты, или скважности в зависимости от составл ющей пучка света, модул торы одного из параметров низкочастотных сигналов, коммутатор поочередного циклического подклю чени  низкочастотных сигналов, генератор тактовых импульсов и электро-акустический преобразователь, причем выходы звуковых генераторов подключены к входам модул торов, выходы которых подключены к входам коммутатора , выход генератора тактовых импуль . сов подключен к первому управл ющему

   входу коммутатора, а его выход подключен к входу электрооптического преобразовател 

   8, Устройство по п,7, о т л и чающеес  тем, что введены пороговые средства, формирукщие управл ющий сигнал на втором управл ющем входе . коммутатора, выполненные в виде узла сравнени  из дифференциальных блоков, формирующих разностные сигналы в соответствии с величиной светового сигнала, регистр граничного значени , блоки модификации, преобразующие разностные сигналы в соответствии с наперед заданной монотонной функцией, котора  дл  меньших значений разности возрастает сильнее, чем линейна  функци , и средства сравнени  модифицированных сигналов, причем входы дифференциальных блоков  вл ютс  входами пороговых средств, а выходы дифференциальных блоков подключены к входам блоков модификации, выходы которых подключены к первым. входам средств сравнени , а вькод регистра подключен к вторым входам средств сравнени , выход которых  вл етс  выходом пороговых средств,

   9в Устройство по или 8, о тличающеес  тем, что,введен блок нормировани , на входы которого сигналы подаютс  с отдельных секторов светочувствительной измерительной плоскости, а его выходы подключены к входам пороговых средств

   10, Устройство по п.7 или 8, или 9 отличающеес  тем, что перед измерительной плоскостью введена согласующа  оптическа  система, выполненна  в виде.афокальной оптической системы.

   17

   п

   .j